水凝胶

近年来，寻求自然设计灵感来构建高性能功能仿生多孔材料已成为科技领域的研究热点之一。细长的莲花叶柄，作为水生植物莲花的茎呈现各向异性多孔结构，其纵向通道有利于莲花水分和养分的定向快速传输。深入分析天然生物的特殊结构与功能的关系，将有利于功能多孔材料的设计。因此，许多加工方法如3D打印、水凝胶铸造和电泳沉积已被提议开发具有不同结构的仿生功能材料。然而，这些方法大多复杂且耗时/耗能，不利于生产实际材料。此外，一些研究人员利用定向冷冻干燥技术来调节结构取向并构建多孔的3D各向异性聚合物基材料。虽然这种技…

这项工作提出了一种基于自发吸附材料的新的水和空气污染可持续解决方案。首次在基于还原氧化石墨烯 (rGO) 和蒙脱石 (MMT) 的水凝胶和气凝胶中设计了高表面积微/介孔超交联树脂 (XDV)。水凝胶和气凝胶是通过基于维生素 C 还原氧化石墨烯 (GO) 和最终冻干的温和且环保的程序获得的。 在所有系统中，XDV 比表面积 (SSA) 都完全暴露，可用于水和空气中的吸附应用。含有 50 wt% XDV 的 rGO/XDV 和 rGO/MMT/XDV 气凝胶显示出分级孔隙率和高 SSA，达到 100…

提起凝胶一词，首先你脑海中浮现的是什么呢？啫喱？果冻？芦荟胶？隐形眼镜？凝胶是溶胶或溶液中的胶体粒子在分散介质作用下形成空间网状结构的弹性固体，其中，以气体为分散介质的，我们称之为气凝胶；以水为分散介质的，则叫水凝胶。 气凝胶其内部98%以上是空气，因此其密度极小，是世界上密度最小的固体。2015年东华大学的纳米纤维研究团队发表的最新论文中提到：该团队利用普通纤维膜材料开发出了一种超轻、超弹的纤维气凝胶，经中国计量认证结果显示，这种纤维气凝胶的固态材料密度仅为0.12毫克每立方厘米，成功刷新了此…

由于其卓越的生物相容性和细胞相互作用，天然血液蛋白纤维蛋白原是生产各种生物材料的高效前体。为了从纤维蛋白原中获得实际材料，蛋白质需要进行原纤维生成，这主要是通过酶促加工纤维蛋白、静电纺丝或干燥过程触发的。然而，所有这些技术都极大地限制了材料的可用结构或适用性。 为了克服纤维蛋白（原）作为材料的当前问题，科研人员最近提出了一种高度可行、快速且廉价的技术，用于将溶液中的纤维蛋白原自组装成定义的纳米纤维三维（3D）图案。在受控环境中与特定阴离子相互作用后，无需任何进一步加工即可形成稳定且灵活的水凝胶状…

介绍 电化学储能 (EES) 设备的激增需要更先进的电力/储能技术。柔性准固态超级电容器（FSSCs）由于具有循环寿命长、重量轻、功率密度高和环境友好等独特而有前景的优势，受到了迅速和广泛的关注。通常通过单体和/或聚合物的化学和/或物理交联合成的水凝胶已经成为快速发展 FSSC 的新兴平台。木质纤维素材料绿色/可持续、资源丰富且成本低；由于木质纤维素和水凝胶的协同作用，具有优异物理化学性质（例如，高柔韧性、良好机械强度和快速电荷传输）的木质纤维素基水凝胶/气凝胶的开发为 FSSC 提供了新的机会…

气凝胶大家肯定不陌生。它是世界上最轻的固体之一，目前最轻的全碳气凝胶的密度仅为空气密度的1/6，所以也被叫做“固态烟”或“冻住的烟“。由于具有高孔隙率、隔热保温能力和超高承受能力，气凝胶在能源、催化、服装、航空航天和国防军工领域等诸多领域均具有广泛的应用前景。 例如，引人瞩目的”祝融号”火星车上便装载了我国航天科工三院306所研发的气凝胶材料，以对抗火星”冰火两重天”的温度考验。其中，耐高温纳米气凝胶隔热组件用于阻隔着陆发动机产生的高达1200℃的…

使用共价键构建的水凝胶由于其内部异质性和缺乏可用的能量耗散结构，从而导致其不良的机械性能，例如低拉伸强度，韧性差以及在外应力下的可拉伸性差，限制其在机械设备领域的应用。当两种疏水性物质接近时，水分子的构型重排导致疏水相互作用，与其他可逆性相互作用（如离子键和氢键）相比，疏水性相互作用可能在更长的范围（100-200 Å）内表现出吸引力，因此可能赋予水凝胶材料优异的拉伸性能。基于此，卡尔加里大学研究人员通过将纤维素纳米晶体或疏水化的纤维素纳米晶体引入通过疏水相互作用物理交联的聚合物中，设计出具有出…

由于人口老龄化以及慢性病发病率较高，心血管设备，如血管内导管在诊断和治疗癌症、终末期肾病、心血管等疾病时是必不可少的。但是使用心血管医疗设备而引起的血栓栓塞和感染性并发症仍然很难避免，迄今为止没有技术可以同时解决以上难题。现有的表面改性方法（如银、肝素和液体浸渍表面）并不能彻底解决问题，且大多数商业化技术都是基于治疗其并发症的，仅适用于特定患者群体和短期使用。因此，一种能够让设备导管自身能够抵抗细菌粘附和抗血栓形成的技术亟待开发。 为解决上述的问题，麻省理工学院赵选贺教授和罗切斯特梅奥医学中心C…

尽管仿生材料发展蓬勃，但依然很难媲美天然软组织所具有的特性。例如，天然软组织能够通过结构和局部组分变化的相互作用展现出的独特力学性能。而相比之下，目前的合成软材料还未在这一水平实现可控性，严重限制了合成软材料的进一步发展应用。 针对这一问题，瑞士洛桑联邦理工学院的Esther Amstad团队开发了可以制造强韧双网络颗粒水凝胶（DNGHs）的3D打印策略。研究人员在单体溶液中加入聚电解质基微凝胶（可在单体溶液中进行溶胀）形成墨水材料；当墨水经过增材制造后，这些单体可紫外固化转变形成逾渗网络，并与…

近日，青岛大学材料科学与工程学院丛海林教授课题组报道了在多功能阳离子抗菌水凝胶领域的最新研究成果。 抗生素的滥用引起的抗药性问题一种困扰着人们的生活。抗菌水凝胶的出现为解决抗生素抗药性问题开辟了新道路。目前大部分抗菌水凝胶通常是封载有抗菌药物或者抗菌金属纳米颗粒的水凝胶，但这类抗菌水凝胶仍然无法阻止细菌耐药性的产生，同时还会增加由于内脏中金属离子聚集引发病变的风险。另外传统抗菌水凝胶机械性能差的缺陷也限制了其在生物医学领域的应用。因此研发一种兼具高抗菌效率、生物相容性和自愈合性好的抗菌水凝胶迫在…