Kinetic insights into glassy hydrogels with hydrogen bond complexes as the cross-links

材料科学 自愈水凝胶 甲基丙烯酰胺 氢键 微观结构 动态力学分析 化学工程 胶体 动力学 脆性 复合材料 聚合物 共聚物 高分子化学 分子 有机化学 化学 工程类 丙烯酰胺 物理 量子力学
作者
Xin Ning Zhang,Cong Du,Miao Du,Qiang Zheng,Zi Liang Wu
出处
期刊:Materials Today Physics [Elsevier BV]
卷期号:15: 100230-100230 被引量:42
标识
DOI:10.1016/j.mtphys.2020.100230
摘要

Revealing the structure formation kinetics is a long-term challenging issue in the development of tough hydrogels, although they are significant for understanding structure-property relationship and toughening mechanism. Here, we report a series of tough and stiff poly(methacrylamide-co-methacrylic acid) hydrogels, with a focus on the structure-property relationship and structure formation kinetics. These hydrogels in a glassy state possess moderate water content and excellent mechanical properties with Young's modulus up to 200 MPa. The microstructure of the gels changes from uniform to bicontinuous and then to colloidal network as the fraction of methacrylamide, fam, increases, accounting for the ductile-brittle transition of the mechanical performances. Sequential gelation and vitrification take place in the systems with relatively low fam to form transparent gels with a homogeneous matrix, whereas colloidal jamming and coarsening occur in the systems with high fam to form opaque gels with a colloidal network structure. The structure and properties of the glassy gels are determined by the hydrogen bond complexation and the microphase separation that are strengthened by the increase in fam. Based on these findings, the mechanical properties of hydrogels with high fam can be improved by suppressing the microphase separation during the gel synthesis. Understanding the structure-property relationship and regulation strategy of both microstructure and macroscopic performance of these glassy hydrogels should be inspirative for designing other tough materials with diverse applications as structural elements in biomedical and engineering fields.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
无骨鸡爪不长胖完成签到,获得积分10
1秒前
大模型应助小天才采纳,获得30
4秒前
勤劳影子发布了新的文献求助60
5秒前
jingjing完成签到,获得积分10
6秒前
和谐天磊应助随机发采纳,获得10
7秒前
上官若男应助WX采纳,获得10
8秒前
12秒前
无极微光应助王君青见采纳,获得20
13秒前
郭氧化氢完成签到,获得积分10
13秒前
科研通AI2S应助理智的疯子采纳,获得10
14秒前
15秒前
Yu发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
帅气的麦片完成签到,获得积分20
16秒前
17秒前
asdfghjkl完成签到,获得积分10
17秒前
光明的煎饼完成签到 ,获得积分10
18秒前
18秒前
lii发布了新的文献求助10
19秒前
chen发布了新的文献求助40
19秒前
WX发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
Lucas应助丰富的诗槐采纳,获得10
21秒前
popo就是康安叽完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
汉堡包应助含糊的烤鸡采纳,获得10
23秒前
着急的绮露完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
25秒前
bkagyin应助小透明采纳,获得10
26秒前
汉堡包应助小透明采纳,获得100
26秒前
科研通AI6.1应助小透明采纳,获得150
26秒前
科研通AI6.2应助小透明采纳,获得150
26秒前
Yu完成签到,获得积分10
26秒前
28秒前
dew应助zxs哈哈哈哈采纳,获得10
30秒前
Lunar611发布了新的文献求助10
32秒前
lqq完成签到 ,获得积分10
34秒前
ll完成签到,获得积分10
35秒前
机智的雁荷完成签到 ,获得积分10
36秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6521429
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8314681
关于积分的说明 17786454
捐赠科研通 5623717
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2927682
邀请新用户注册赠送积分活动 1904426
关于科研通互助平台的介绍 1764603