Tunable Sponge‐Like Hierarchically Porous Hydrogels with Simultaneously Enhanced Diffusivity and Mechanical Properties

自愈水凝胶 材料科学 肿胀 的 多孔性 聚合物 纳米技术 复合材料 聚丙烯酰胺 化学工程 微流控 扩散 韧性 高分子化学 热力学 物理 工程类
作者
Yousif Alsaid,Shuwang Wu,Dong Wu,Yingjie Du,Lingxia Shi,Roozbeh Khodambashi,Rossana Rico,Mutian Hua,Yichen Yan,Yusen Zhao,Daniel M. Aukes,Ximin He
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (20) 被引量:96
标识
DOI:10.1002/adma.202008235
摘要

Abstract Crosslinked polymers and gels are important in soft robotics, solar vapor generation, energy storage, drug delivery, catalysis, and biosensing. However, their attractive mass transport and volume‐changing abilities are diffusion‐limited, requiring miniaturization to avoid slow response. Typical approaches to improving diffusion in hydrogels sacrifice mechanical properties by increasing porosity or limit the total volumetric flux by directionally confining the pores. Despite tremendous efforts, simultaneous enhancement of diffusion and mechanical properties remains a long‐standing challenge hindering broader practical applications of hydrogels. In this work, cononsolvency photopolymerization is developed as a universal approach to overcome this swelling–mechanical property trade‐off. The as‐synthesized poly( N ‐isopropylacrylamide) hydrogel, as an exemplary system, presents a unique open porous network with continuous microchannels, leading to record‐high volumetric (de)swelling speeds, almost an order of magnitude higher than reported previously. This swelling enhancement comes with a simultaneous improvement in Young's modulus and toughness over conventional hydrogels fabricated in pure solvents. The resulting fast mass transport enables in‐air operation of the hydrogel via rapid water replenishment and ultrafast actuation. The method is compatible with 3D printing. The generalizability is demonstrated by extending the technique to poly( N ‐tertbutylacrylamide ‐co‐ polyacrylamide) and polyacrylamide hydrogels, non‐temperature‐responsive polymer systems, validating the present hypothesis that cononsolvency is a generic phenomenon driven by competitive adsorption.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
刚刚
我是老大应助Mask采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
怀石逾沙完成签到,获得积分10
4秒前
李爱国应助月儿采纳,获得10
4秒前
Dr.Du发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
yufanhui应助甜蜜笑阳采纳,获得10
6秒前
6秒前
999发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
宏伟应助称心的冥幽采纳,获得10
8秒前
zzy发布了新的文献求助10
9秒前
cnmkyt发布了新的文献求助10
9秒前
xzy998完成签到,获得积分0
10秒前
成就馒头完成签到,获得积分10
10秒前
Akim应助橙子采纳,获得10
10秒前
11秒前
科研通AI2S应助冰小墨采纳,获得10
12秒前
脑洞疼应助Dr.Du采纳,获得10
12秒前
爱唱歌的yu仔完成签到,获得积分10
12秒前
包容芯完成签到 ,获得积分10
13秒前
YY发布了新的文献求助10
14秒前
斯文败类应助甜蜜笑阳采纳,获得10
15秒前
16秒前
aaaawwwxxx发布了新的文献求助10
17秒前
背后山雁完成签到 ,获得积分10
17秒前
20秒前
20秒前
科研通AI2S应助复杂的白羊采纳,获得10
22秒前
23秒前
c2发布了新的文献求助20
24秒前
JamesPei应助雾语采纳,获得10
24秒前
自然千凝完成签到,获得积分10
24秒前
25秒前
xphpyy发布了新的文献求助10
27秒前
今后应助Bluebulu采纳,获得10
29秒前
30秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Essentials of thematic analysis 700
A Dissection Guide & Atlas to the Rabbit 600
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3125673
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2775964
关于积分的说明 7728568
捐赠科研通 2431440
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1292065
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 622314
版权声明 600376