Programmable and Reversible 3D-/4D-Shape-Morphing Hydrogels with Precisely Defined Ion Coordination

自愈水凝胶 变形 材料科学 刚度 聚合物 纳米技术 执行机构 复合材料 高分子化学 计算机科学 计算机视觉 人工智能
作者
Zuxiang Xu,Jun Fu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:12 (23): 26476-26484 被引量:42
标识
DOI:10.1021/acsami.0c06342
摘要

Precise and programmable control of reversible deformations of hydrogels has important implications for bionics. This work reports on programmable three-dimensional (3D) deformations and thermoresponsive actuation of polymer hydrogels in a well-defined manner. Precise infiltration of Fe3+ with periodic patterns is additionally used to cross-link the local polymer network through ionoprinting with a patterned electrode array. The patterned Fe3+ cross-linking generates periodic undulations in cross-link density, stiffness, and thermoresponsiveness. The internal stress induces 3D helical structures with tunable chirality and dimensions. The differential thermoresponsiveness imbues a fourth dimension to the shape deformations. Moreover, sequential ionoprinting generates well-defined in-plane periodic distributions of differential modulus and responsiveness, leading to 3D/4D umbrella-like origami upon temperature triggers.
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