Biomimetic Structural Hydrogels Reinforced by Gradient Twisted Plywood Architectures

材料科学 自愈水凝胶 复合材料 仿生学 纳米技术 高分子科学 高分子化学
作者
Yu-Lu Tang,Brady Wu,Jie Li,Canhui Lu,Jianing Wu,Rui Xiong
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
被引量:9
标识
DOI:10.1002/adma.202411372
摘要

Naturally structural hydrogels such as crustacean exoskeletons possess a remarkable combination of seemingly contradictory properties: high strength, modulus, and toughness coupled with exceptional fatigue resistance, owing to their hierarchical structures across multiple length scales. However, replicating these unique mechanical properties in synthetic hydrogels remains a significant challenge. This work presents a synergistic approach for constructing hierarchical structural hydrogels by employing cholesteric liquid crystal self-assembly followed by nanocrystalline engineering. The resulting hydrogels exhibit a long-range ordered gradient twisted plywood structure with high crystallinity to mimic the design of crustacean exoskeletons. Consequently, the structural hydrogels achieve an unprecedented combination of ultrahigh strength (46 ± 3 MPa), modulus (496 ± 25 MPa), and toughness (170 ± 14 MJ m
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