納米復合水凝膠的案例
《綠色化學·綜述》生物分子合成仿生納米復合水凝膠用于止血和傷口愈合
受這些要求的驅(qū)使，Danno10在1958年首次報道了由γ射線輻照合成共價交聯(lián)的聚乙烯醇（PVA）水凝膠。自成立以來，水凝膠發(fā)展迅速，取得了里程碑式的進步。圖1概述了水凝膠概念從1894年到智能納米復合水凝膠配制的最新進展。
圖1從其起源到當前發(fā)展的水凝膠時間表的示意圖。
2.納米復合水凝膠的合成
通常通過在納米材料存在下通過各種交聯(lián)過程在水性介質(zhì)中使組成單體交聯(lián)以遞送聚合物納米復合水凝膠來合成水凝膠。
2.4.1化學交聯(lián)的納米復合水凝膠
納米復合水凝膠是通過使用有機交聯(lián)劑對聚合物進行化學交聯(lián)而制成的，由于共價鍵合，化學交聯(lián)的水凝膠通常是永久性的。因此，化學交聯(lián)的納米復合水凝膠表現(xiàn)出很強的機械性能。圖2給出了用于合成納米復合水凝膠的不同化學交聯(lián)過程的示意圖。納米復合水凝膠已通過以下化學方法進行了工程改造，例如：
圖2：通過化學方法制備納米復合水凝膠的傳統(tǒng)方法：（A）加成反應，（B）縮合反應，（C）醛交聯(lián)，（D）自由基交聯(lián)和（E）光聚合。
2.4.1.2納米復合水凝膠工程的物理方法
物理膠凝作用是通過交聯(lián)過程來識別的，該交聯(lián)過程將聚合物溶液可逆地轉(zhuǎn)化為凝膠。非共價相互作用，例如范德華相互作用，氫鍵，離子相互作用，結(jié)晶，疏水相互作用，靜電相互作用或它們的組合，通過聚合物的物理交聯(lián)，將其用于合成納米復合水凝膠。物理交聯(lián)的凝膠是可逆的，因此水凝膠具有刺激性，可以通過改變pH，溫度和離子相互作用等物理條件來分解。由于聚合物和納米顆粒之間的非共價相互作用，納米復合水凝膠大多表現(xiàn)出自我修復能力，其中斷裂或割傷可通過在整個表面上重新形成鍵來自動修復。圖3表示通過物理方法制備合成水凝膠的不同常規(guī)方法的示意圖。
展開 .: 低回滯納米復合水凝膠材料
.》: 抗疲勞斷裂、高拉伸性氨基酸基高分子復合水凝膠
南科大楊燦輝課題組：強韌多孔納米復合水凝膠用于水體修復
華中大楊光教授團隊：兼具抗菌、抗氧化與抗炎功能的原位載硒細菌纖維素/明膠納米復合水凝膠用于促進皮膚傷口修復
所制備的BC/Gel/SeNPs納米復合水凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能，高溶脹吸水能力，良好的柔韌性和可降解性，以及具有緩慢，持續(xù)，穩(wěn)定的SeNPs釋放特性。
2. SeNPs的原位合成賦予BC/Gel/SeNPs納米復合水凝膠卓越的抗氧化、抗炎性能與抗菌活力，該納米復合水凝膠對普通細菌菌株（E. coli和S. aureus）及多藥耐藥菌（MDR E. coli和MDR S. aureus）均具有出色的抗菌效果，且對多藥耐藥菌抗菌效果更為明顯。BC/Gel/SeNPs納米復合水凝膠的抗菌作用機制可能主要歸因于細菌細胞膜完整性的破壞和細菌細胞內(nèi)ROS水平的升高。
3. 所構(gòu)建的BC/Gel/SeNPs納米復合水凝膠具有良好的生物相容性。
4. 所開發(fā)的這種新型的兼具抗菌，抗氧化，抗炎性能的多功能載硒細菌纖維素/明膠納米復合水凝膠不僅能夠有效地避免普通細菌和多藥耐藥菌造成的傷口感染，而且也能夠顯著性地加速皮膚的傷口愈合，因此，有望作為功能性傷口敷料，為解決臨床上的傷口易感染，以及難愈合問題提供了新的思路與方法。
該論文的第一作者為華中科技大學生命科學與技術(shù)學院博士生毛琳和博士生王蠡，通訊作者為華中科技大學生命科學與技術(shù)學院楊光教授和石志軍博士。華中科技大學為第一作者單位。研究工作得到獲得國家自然科學基金項目（21774039，51973076）、國家重點研發(fā)計劃“政府間國際科技創(chuàng)新合作/港澳臺科技創(chuàng)新合作”重點專項 （金磚國家） (2018YFE0123700)等資助。
論文鏈接：
L. Mao, L. Wang, M. Zhang, W. M. Ulah, L. Liu, W. Zhao, Y. Li, A. A. Q.
展開 西北大學范代娣教授團隊CEJ：一種超小納米藥物復合水凝膠--實現(xiàn)燒燙傷程序化治療新策略
（a）超小配位聚合物納米藥物水凝膠復合敷料的制備示意圖；（b）基于納米復合水凝膠敷料的燒燙傷創(chuàng)面程序化治療。
西北大學范代娣教授團隊首次提出了敷料管理-化療-低強度高脈沖非熱輻射激光治療 (LLLT) 的聯(lián)合治療新策略，并為此設計了一種高度集成且結(jié)構(gòu)簡單的超小納米藥物復合水凝膠傷口敷料。這種納米復合水凝膠由氧化透明質(zhì)酸、ε-聚賴氨酸接枝的類人膠原蛋白和姜黃素-Fe(III) 無限配位聚合物納米藥物 (Cur-Fe(III) ICPs），通過亞胺鍵和納米顆粒-聚合物相互作用進行雙重動態(tài)交聯(lián)而成。無載體和超小 (9.14 ± 1.25 nm) Cur-Fe(III) ICPs 具有極小的光散射和光吸收，這使得載藥后的水凝膠依然具有良好的透光性（>90.1%）；具有傷口炎性期微環(huán)境響應性的藥物釋放，這使得自動級聯(lián)的炎性期特異性治療得以實現(xiàn)；具有藥物釋放前后的“關(guān)-開”式熒光變化，這使得傷口愈合過程中的化學藥物治療可進行可視化監(jiān)控；具有豐富的表面動態(tài)交聯(lián)位點，這使得納米復合敷料可在 10 分鐘內(nèi)實現(xiàn)了 84.6% 的交聯(lián)重建效率，從而使其更適應燒傷。這種超小的、微環(huán)境響應性納米藥物復合水凝膠的構(gòu)建為設計透明的快速自愈合水凝膠傷口敷料提供了一種新策略。
圖2. （a）水凝膠的宏觀和微觀自愈過程；（b）水凝膠的可注射和可重塑性能；（c）水凝膠對大鼠器官的粘附;（d）三種止血模式的示意圖。
該水凝膠傷口敷料的快速原位成膠、高透明、自熒光監(jiān)控下的pH 響應性藥物釋放和高度的燒燙傷傷口適應性（形狀重塑、自愈和組織粘附）等特性，使得敷料管理-化療-LLLT聯(lián)合治療得以在該敷料系統(tǒng)中兼容。
展開 
《CM》東華大學凡小山/劉天西：快恢復、自愈和膠粘的SiO2納米復合水凝膠用于超靈敏應變和壓力傳感
【摘要】
為了滿足各種實際需求并增強人類體驗，具有多功能性的水凝膠對于柔性可穿戴傳感器具有重要意義。最近，
東華大學
凡小山副教授
/
劉天西教授
團隊
已經(jīng)開發(fā)出一種新策略來制造具有優(yōu)異拉伸性、快速恢復性、自愈性和出色粘附性的納米復合水凝膠。
PAAc/SiO
2
-g-PAAm 納米復合水凝膠
是通過丙烯酸 (AAc) 聚合制備的，使用 SiO
2
-g-PAAm核殼雜化納米粒子 (SiO
2
-g-PAAm) 作為動態(tài)交聯(lián)中心。PAAc 基質(zhì)和接枝的 PAAm 鏈之間的密集動態(tài)氫鍵可以可逆地破壞和重建以耗散大量能量。由于這種獨特的特性，配制的水凝膠顯示出廣泛的理想特
性，包括模擬皮膚的模量、
優(yōu)異的拉伸性
(1600%)、出色的自愈性能（環(huán)境溫度下為 96.5%）和快速恢復性
。用所制備的水凝膠制成的傳感器在應變范圍從 50% 到 500% 內(nèi)表現(xiàn)出較高的檢測靈敏度，應變系數(shù)值為 5.86，響
應時間快，抗疲勞性能好。根據(jù)出色的粘附性，該傳感器可以附著在不同的基板上，以實現(xiàn)實時運動監(jiān)控。
在實際的可穿戴傳感測試中，可以感知人體的各種動作，包括微小的吞咽、大笑和說話，以及籃球投籃時手腕、肘部和膝蓋的大規(guī)模運動。這些演示預示著我們的傳感器在準確和長期的人體運動中的潛在應用
。
展開 納米復合水凝膠在藥物遞送領域的發(fā)展
水凝膠是一種普遍存在于生活中的基礎材料，尤其在生物工程和醫(yī)學領域有著廣泛的研究和應用。這種材料本質(zhì)上來說是一種親水的三維聚合物網(wǎng)絡，能夠吸收大量的水以及生物體液，但同時又由于物理化學交聯(lián)作用而并不溶于水，因此導致水凝膠材料遇水表現(xiàn)出熱力學相容性，即能夠在水相介質(zhì)中溶脹。正是由于這些特點，水凝膠材料在藥物遞送等生物應用領域積累了幾十年的科學研究。
近十多年來，納米技術(shù)發(fā)展迅猛，將納米顆粒與水凝膠相結(jié)合用于藥物遞送也成為了研究熱點。簡單來說，所謂納米復合材料就是將納米顆粒或者納米構(gòu)造通過物理或者共價交聯(lián)的方法引入到水凝膠的分子網(wǎng)絡中。由于納米顆粒自身具有獨特的物理化學性質(zhì)， 引入了納米材料的水凝膠可以增強自身機械性能更利于藥物釋放，或者被賦予諸如外源刺激響應等功能來進一步實現(xiàn)藥物的可控釋放。
【增強水凝膠自身性能】
受限于聚合物網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)以及含水量豐富的性質(zhì)，水凝膠的力學性能較差，而生物支架或者軟骨組織替代物對材料的韌性與機械強度都有一定的要求，因此適當提高水凝膠材料的力學性能能夠促進其在生物醫(yī)學領域的發(fā)展。魯雄等人受到貽貝粘附現(xiàn)象的啟發(fā)，發(fā)展了一種聚多巴胺-粘土-聚丙烯酰胺的水凝膠基膠帶。在這種材料中，多巴胺插入粘土納米片層中并在其中進行有限的氧化作用從而為納米片層引入了豐富的自由鄰苯二酚分子，可有效增強材料的粘性。隨后丙烯酰胺單體也被引入并原位生成水凝膠。由于納米粘土可的存在，水凝膠的韌性被大大增強，其粘性持續(xù)時間明顯提高，可反復使用，更有利于藥物分子的緩釋作用。
細胞的體外培養(yǎng)需要人工細胞外基質(zhì)的支持，水凝膠作為細胞外基質(zhì)的對象材料已經(jīng)產(chǎn)生了廣泛的研究。
展開 《JMCA》哈工大楊帆/王榮國：新型透明可拉伸水凝膠的自愈半導體觸控面板
在此，
哈爾濱工業(yè)大學
楊帆副研究員
、
王榮國教授
團隊
展示了一種采用
電容式觸摸傳感系統(tǒng)的半導體觸摸面板，該系統(tǒng)基于聚（
N,N'-二甲基丙烯酰胺）-二氧化鈦納米復合水凝膠作為透明導體
。
該面板表現(xiàn)出高拉伸性、柔軟性、低寄生電容、高分辨率、快速響應和損壞時的即時功能恢復。該面板被拉伸到超過
1100% 的面積應變
，并且仍然可以作為輸入設備運行而不會犧牲其功能。此
外，面板邊緣附近的畸變，由于電有限元方法模擬證明的電阻非線性，在通過
3D打印優(yōu)化四端子圖案后變得更弱。
表皮觸控面板貼在人體皮膚上，能寫字、下棋、玩游戲，表現(xiàn)出強大的性能和自愈能力
。
相關(guān)論文以題為
Skin-inspired self-healing semiconductive touch panel based on novel transparent stretchable hydrogels
發(fā)表在《
J
ournal of Materials Chemistry A
》上。
主圖
復合水凝膠的形成和表征
圖
1 制備過程的示意圖，包括簡單的兩步過程：DMAA 預聚物的生成和混合物的制備。
圖
2 納米復合水凝膠的表征。
(a) 具有不同 TiO2 負載量的納米復合水凝膠的 SEM 微觀結(jié)構(gòu)：(1) 0 wt%、(2) 35 wt%、(3) 70 wt% 和 (4) 110 wt%。(b) 在 25°C 下對不同 TiO2 負載量的水凝膠進行動態(tài)振蕩頻率掃描。(c) 在可見光照射下水凝膠的光電流響應。
展開 武漢大學常春雨/張俐娜院士：囊狀纖維素納米晶增強，機械熱致變色水凝膠
【科研摘要】
具有高度耐用的結(jié)構(gòu)顏色的基于纖維素納米晶體（
CNC）的響應光學材料的開發(fā)受到越來越多的關(guān)注。然而，由于諸如組裝時間長和由高百分比的CNCs引起的聚集等因素，具有手性向列排列的CNCs的刺激響應性光學水凝膠不足以用于實際應用。
最近
，
武漢大學
常春雨副教授
/張俐娜院士
團隊
通過對
被膜纖維素納米晶體（TCNC）進行定向剪切，然后將對齊的TCNC鎖定在聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）網(wǎng)絡中，制得具有均勻干涉色的機械-熱致變色水凝膠。
由于TCNC的長徑比和結(jié)晶度較高，因此在較低的濃度下會出現(xiàn)虹彩雙折射。中等濃度（
?
5 wt％）的剪切取向TCNCs不僅使納米復合水凝膠具有均勻的干涉色，而且改善了水凝膠的機械性能。
取向的TCNC/PNIPAM水凝膠對拉伸力，壓縮力和溫度表現(xiàn)出可逆且獨特的響應性。這項工作為設計用于傳感器，環(huán)境監(jiān)測和防偽標簽的基于TCNC的可持續(xù)性和可拉伸響應光學設備提供了一種新策略。
相關(guān)論文以題為
Shear-aligned tunicate-cellulose-nanocrystal-reinforced hydrogels with mechano-thermo-chromic properties
發(fā)表在《
Journal of Materials Chemistry C
》上。
【主圖導讀】
圖
1剪切取向的TCNC/PNIPAM水凝膠（OH）的設計和制造。
圖
2 TCNC/PNIPAM水凝膠的結(jié)構(gòu)。
展開 河北工大邢成芬教授課題組和寧波材料所王冰研究員課題組合作：制備出可高效抗菌的PIC/PTTP復合仿生水凝膠
制備的PIC/PTTP復合水凝膠對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的光動力殺傷效果也優(yōu)于PTTP本身。該方法為提高水溶性共軛體系的光動力治療效果以及設計制備高效抗菌水凝膠提供了一種簡單、高效的策略。
以上相關(guān)成果發(fā)表在ACS applied materials and interfaces。論文的第一作者為河北工業(yè)大學研究生杜長勝，目前在中國科學院化學研究所攻讀博士學位，通訊作者為河北工業(yè)大學生物物理研究所邢成芬教授，共同通訊作者為中國科學院寧波材料所王冰研究員與河北工業(yè)大學生物物理研究所高冬副教授。
原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c06659
相關(guān)進展
華中大楊光教授團隊：兼具抗菌、抗氧化與抗炎功能的原位載硒細菌纖維素/明膠納米復合水凝膠用于促進皮膚傷口修復
江南大學任學宏教授ACS AMI：可生物降解精氨酸偽蛋白-殼聚糖抗菌水凝膠的設計及生物活性研究
西南交大魯雄/謝超鳴團隊：仿貽貝納米酶用于構(gòu)建粘附、導電、抗菌和自成型水凝膠生物電子
齊魯工大楊茂/陜科大黨旭崗《Carbohyd. Polym.》：制備新型殼聚糖基高強度、高抗菌水凝膠敷料的新策略
南昌大學王小磊教授和廖嵐教授團隊合作：果凍啟發(fā)的具有光控模式(抗菌/成骨)切換特性的可注射水凝膠用于個性化引導組織再生
高分子科技原創(chuàng)文章。
展開 水凝膠實現(xiàn)可控跳躍
在拉伸過程中，隨著凝膠發(fā)生形變，內(nèi)部不斷積累彈性能；當凝膠內(nèi)積累的彈性能高于界面粘附能時，凝膠瞬間滑脫，并在40ms內(nèi)回彈（圖3）。
圖2 （a-b）納米復合水凝膠從鑄鐵、鋁、不銹鋼、銅基底上90°剝離的單位寬度力-位移曲線，（c）平均粘附能
圖3 納米復合水凝膠在鋁基板上的粘附與拉伸-回彈
研究人員巧妙地將溫度響應行為與界面粘附特性結(jié)合，設計制作了具有棘齒結(jié)構(gòu)的金屬導軌，利用凝膠與金屬之間的黏附作用，通過棘齒結(jié)構(gòu)約束凝膠的形變。在升溫過程中，凝膠發(fā)生不對稱收縮，產(chǎn)生彎曲傾向；而導軌的棘齒結(jié)構(gòu)阻礙凝膠彎曲變形，凝膠內(nèi)部彈性能逐漸積累。當彈性能超越界面黏附能，凝膠瞬間脫離導軌，彈性能快速釋放，驅(qū)動凝膠跳躍（圖4）。
圖4 溫度驅(qū)動水凝膠跳躍
研究表明，基于這一原理，凝膠的跳躍方向由導軌形狀決定，凝膠總是沿著棘齒斜坡斜向上跳。跳躍距離、高度、起跳時間由凝膠的形狀和尺寸決定，尖窄的前足有利于減小流體阻力，提高跳躍距離和高度；寬大的后足則意味著需要較多的彈性能克服較大的凝膠/導軌粘附力，導致起跳晚；薄的凝膠對溫度變化的形變響應快，起跳早。在典型實例中（圖5a），跳躍持續(xù)時間910ms，跳躍距離10.6mm，跳躍高度2.4mm。
圖5 不同構(gòu)型雙層水凝膠的尺寸示意圖和跳躍圖片
該研究突破了傳統(tǒng)響應型水凝膠的驅(qū)動速度受水分子在凝膠網(wǎng)絡內(nèi)擴散速率制約的問題，揭示了一種基于彈性能儲存和爆發(fā)性釋放實現(xiàn)水凝膠快速可控驅(qū)動的新策略，為高性能柔性驅(qū)動器的發(fā)展提供了全新的思路和視角。
展開 水凝膠實現(xiàn)可控跳躍
圖2 （a-b）納米復合水凝膠從鑄鐵、鋁、不銹鋼、銅基底上90°剝離的單位寬度力-位移曲線，（c）平均粘附能
圖3 納米復合水凝膠在鋁基板上的粘附與拉伸-回彈
研究人員巧妙地將溫度響應行為與界面粘附特性結(jié)合，設計制作了具有棘齒結(jié)構(gòu)的金屬導軌，利用凝膠與金屬之間的黏附作用，通過棘齒結(jié)構(gòu)約束凝膠的形變。在升溫過程中，凝膠發(fā)生不對稱收縮，產(chǎn)生彎曲傾向；而導軌的棘齒結(jié)構(gòu)阻礙凝膠彎曲變形，凝膠內(nèi)部彈性能逐漸積累。當彈性能超越界面黏附能，凝膠瞬間脫離導軌，彈性能快速釋放，驅(qū)動凝膠跳躍（圖4）。
圖4 溫度驅(qū)動水凝膠跳躍
研究表明，基于這一原理，凝膠的跳躍方向由導軌形狀決定，凝膠總是沿著棘齒斜坡斜向上跳。跳躍距離、高度、起跳時間由凝膠的形狀和尺寸決定，尖窄的前足有利于減小流體阻力，提高跳躍距離和高度；寬大的后足則意味著需要較多的彈性能克服較大的凝膠/導軌粘附力，導致起跳晚；薄的凝膠對溫度變化的形變響應快，起跳早。在典型實例中（圖5a），跳躍持續(xù)時間910ms，跳躍距離10.6mm，跳躍高度2.4mm。
圖5 不同構(gòu)型雙層水凝膠的尺寸示意圖和跳躍圖片
該研究突破了傳統(tǒng)響應型水凝膠的驅(qū)動速度受水分子在凝膠網(wǎng)絡內(nèi)擴散速率制約的問題，揭示了一種基于彈性能儲存和爆發(fā)性釋放實現(xiàn)水凝膠快速可控驅(qū)動的新策略，為高性能柔性驅(qū)動器的發(fā)展提供了全新的思路和視角。
近日，該成果以Snap-Buckling Motivated Controllable Jumping of Thermo-Responsive Hydrogel Bilayers 為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces（2018，DOI: 10.1021/acsami.8b16402）。
展開 
南方醫(yī)科大學廖堅文等《AFM》POSS活化雙交聯(lián)功能水凝膠可促進傷口愈合
由于
水凝膠敷料
的柔軟性與細胞外基質(zhì)的相似性，理化性質(zhì)的可調(diào)節(jié)性以及即使在傷口部位仍保持濕潤的能力，因此引起了廣泛的關(guān)注。然而，開發(fā)具有優(yōu)異機械性能，對組織的粘附性，良好的生物相容性，長期抗菌性能以及增強的血管生成能力的復合水凝膠仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。最近，
北京大學深圳醫(yī)院
Bo Yu
/廣州體育學院
Wenqiang Li
/南方醫(yī)科大學第三醫(yī)院
廖堅文主任醫(yī)師
在《Advanced
Functional
Materials》上發(fā)表題為
A Novel Dual‐Crosslinked Functional Hydrogel Activated by POSS for Accelerating Wound Healing
論文呢。
該文基于聚（乙二醇）二丙烯酸酯（
PEGDA），硫醇化殼聚糖（TCS）和改性的多面體低聚倍半硅氧烷（POSS）
納米粒子的光交聯(lián)設計了一種新型的納米復合水凝膠。此外，銀離子（Ag
+
）
通過Ag-S的動態(tài)配位被加載到系統(tǒng)中
。所得的PEGDA/TCS/POSSP@ Ag水凝膠呈現(xiàn)出
高韌性，強度和良好的組織粘附性
，并在體外
促進人臍靜脈內(nèi)皮細胞（HUVCE）的附著和增殖
。作為Ag
+
殺菌活性的控制釋放載體，該復合系統(tǒng)可實現(xiàn)Ag
+
的控制釋放和良好的抗菌活性。進一步的體內(nèi)實驗表明，PEGDA/TCS/POSSP@Ag支架可通過減少炎癥和抑制感染來顯著促進皮膚再生，具有全層皮膚缺損的大鼠模型證實其具有刺激POSS活化的微血管形成的能力。因此，多功能納米復合水凝膠是用于傷口愈合的非常有前途的敷料。
展開 阿聯(lián)酋長國哈里發(fā)大學《ACS Nano》金納米復合隱形眼鏡水凝膠，用于色盲管理
40和12 nm組GNP的直徑標準偏差相對較高，因為它們分別占近10％和30％，而80 nm組的多分散性較小，因為其標準偏差僅為納米顆粒直徑的6.5％ 。盡管如此，TEM圖像（圖2）表明所有金納米顆粒均布均勻，沒有聚集或團聚的跡象。透射光譜顯示在該圖的第二部分（圖2）。
圖
2.
（a）12 nm GNP，（b）40 nm GNP和（c）80 nm GNP的預聚合特征：（ii）納米顆粒在其溶液中的透射光譜；（iii）無論是通過實驗還是根據(jù)Mie理論預測，改變納米顆粒溶液的折射率對表面等離振子共振位置的影響。
聚合前后，顯影后的納米復合材料的透射光譜及其圖像如圖
3所示。對于三組納米顆粒中的每組，將四個不同的體積濃度添加到水凝膠溶液，其中A和D分別代表最低和最高NP濃度的樣品。這樣做是為了研究NP添加對已開發(fā)的納米復合材料鏡片透射光譜的影響。
圖
3.聚合的12 nm GNC，40 nm GNC和80 nm GNC（從左到右）：
（a）聚合納米復合材料的透射光譜；（b）納米復合物在聚合之前的溶液（規(guī)模：10毫米）；（c）聚合溶液并獲得納米復合材料鏡片的步驟；（d）不同濃度（比例：10毫米）的聚合納米復合材料鏡片。注意，A和D分別具有最低和最高濃度的添加的納米顆粒。
為了驗證納米粒子在透鏡內(nèi)的聚集或簇形成，對最低和最高濃度的納米復合材料橫截面的
SEM顯微照片進行了成像，如圖4所示。首先，低和高濃縮為12nm GNCs，在所示圖4一個（I，II），沒有明顯的聚集體，像其他兩組在圖4 B，C。同樣，可見的納米粒子（可能是一簇簇的粒子）被均勻分散。但是，在12 GNC的高濃度樣品中，可見納米顆粒的尺寸比低濃度樣品中的可見納米顆粒的尺寸稍大。
展開 北京林業(yè)大學楊俊課題組在納米纖維素自愈合復合水凝膠方面取得系列進展
高強度水凝膠是一類具有三維交聯(lián)網(wǎng)絡的軟濕性材料，在柔性電子器件、生物組織替代、組織工程支架等領域有巨大的應用潛力。賦予水凝膠材料自愈合（自修復）能力可以自動修復損傷，恢復其結(jié)構(gòu)和功能，從而提高凝膠材料使用的安全性、可靠性和耐久性，延長其使用壽命。然而，高強度水凝膠的聚合網(wǎng)絡需要強度較高且穩(wěn)定的交聯(lián)，而實現(xiàn)水凝膠自愈合需要動態(tài)可逆的交聯(lián)，因此，高強度和自愈合從本質(zhì)上來講是相互矛盾的。如何制備同時具有高機械強度和優(yōu)異自愈性能的水凝膠材料是水凝膠研究中的一項重要挑戰(zhàn)。
為實現(xiàn)凝膠材料高強度和自愈合性能的集成，北京林業(yè)大學楊俊研究小組與北京化工大學萬鵬博研究小組合作設計了一種基于納米纖維素增強和配位鍵可逆修復的復合水凝膠材料。通過在納米纖維素表面均勻涂布單寧酸并進行自由基原位聚合和離子交聯(lián)，形成具有動態(tài)交聯(lián)結(jié)構(gòu)特征的高強度凝膠材料。此外，該凝膠材料還具有優(yōu)異的粘附性和應變響應的導電特性，可直接黏附到人體的皮膚上，用來檢測手指彎曲等大形變以及脈搏跳動等微弱的生理信號。成功地將組裝后凝膠傳感器應用于投籃訓練姿勢矯正，并可通過人體運動實時監(jiān)測系統(tǒng)在智能手機客戶端對用戶健康狀況進行分析和診斷。這項工作為設計纖維素基的多功能水凝膠提供了新的思路，拓展了可穿戴柔性電子和醫(yī)療保健監(jiān)測的實際應用。研究成果以“Mussel-Inspired Cellulose Nanocomposite Tough Hydrogels with Synergistic Self-Healing, Adhesive, and Strain-Sensitive Properties”為題在線發(fā)表在《Chemistry of Materials》(2018,30 (9), 3110–3121) 期刊上。
展開 清華謝續(xù)明教授課題組 ACS Nano：由MXene納米片促進構(gòu)筑的高強韌、超拉伸、高導電和智能型多重鍵網(wǎng)絡物理水凝膠
柔性、可拉伸的導電水凝膠是用作柔性智能可穿戴電子器件的良好材料。而目前大多數(shù)導電水凝膠力學性能較弱，無法承受實際應用過程中大的應力和應變。通過構(gòu)建均勻的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)以及在網(wǎng)絡中引入足夠的能量耗散機制，有助于制備出高強韌的水凝膠。特別是同時具有高強度、超拉伸、高導電以及優(yōu)異應變傳感性能的水凝膠，在作為智能柔性電子器件的實際應用中具有極大的吸引力。
近期，清華大學化學工程系的謝續(xù)明教授課題組基于多重鍵網(wǎng)絡（Multibond network, MBN）的原理（J. Colloid Interface Sci. 2012, 381, 107?115；Chin. J. Polym. Sci. 2017, 35, 1253?1267），設計并報道了一種由Ti3C2Tx MXene納米片促進構(gòu)筑的高強韌、超拉伸、高導電和具有優(yōu)異應變敏感性能的多重鍵合網(wǎng)絡納米復合物理水凝膠（圖1）。作者將新型的2D Ti3C2Tx MXene納米片作為多官能度的交聯(lián)點和應力承載、分散中心，并且利用可控離子滲透的方式吸收Fe3+(ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019, 11, 42856?42864)，進一步在聚丙烯酸poly(acrylic acid) （PAA）水凝膠中構(gòu)建了Fe3+誘導的配位作用，從而制備出具有雙重動態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡的MXene-PAA-Fe3+ MBN物理水凝膠。
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