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]
卷期号:37 (1): e2411372-e2411372 被引量:30
标识
DOI:10.1002/adma.202411372
摘要

Abstract 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 −3 ), together with recorded high fatigue threshold (32.5 kJ m −2 ) and superior impact resistance (48 ± 2 kJ m −1 ). Additionally, through controlling geometry and compositional gradients of the hierarchical structures, a programmable shape morphing process allows for the fabrication of complex 3D hydrogels. This study not only offers valuable insights into advanced design strategies applicable to a broad range of promising hierarchical materials, but also pave the ways for load‐bearing applications in tissue engineering, wearable devices, and soft robotics.
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
刚刚
D调的华丽完成签到,获得积分10
刚刚
XX发布了新的文献求助10
刚刚
成就凡双应助STP顶峰相见采纳,获得20
刚刚
1秒前
Cassiopiea19发布了新的文献求助10
1秒前
儒雅非笑发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
三寸光阴完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
知然完成签到,获得积分20
3秒前
somajason完成签到,获得积分10
3秒前
任性的岱周完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
sun完成签到,获得积分10
4秒前
H丶化羽发布了新的文献求助10
4秒前
月是故乡明完成签到,获得积分10
4秒前
小毛豆发布了新的文献求助50
4秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
cc完成签到,获得积分10
5秒前
BaiX发布了新的文献求助10
5秒前
淡然钢铁侠完成签到,获得积分10
5秒前
Yamila完成签到,获得积分10
5秒前
少年应助MNing采纳,获得10
5秒前
隐形曼青应助mei采纳,获得10
5秒前
六便士发布了新的文献求助10
6秒前
dspan发布了新的文献求助10
6秒前
王欣完成签到 ,获得积分10
6秒前
hdd完成签到,获得积分10
6秒前
谷中青完成签到,获得积分10
6秒前
传奇3应助顺利毕业采纳,获得10
6秒前
7秒前
7秒前
墨扬完成签到,获得积分10
7秒前
乐一李完成签到 ,获得积分10
8秒前
JMrider完成签到,获得积分10
8秒前
小居同学完成签到,获得积分10
8秒前
温暖的寻雪完成签到 ,获得积分10
9秒前
chruse发布了新的文献求助10
9秒前
all完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 12000
(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
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5698917
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5127463
关于积分的说明 15223160
捐赠科研通 4853889
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2604380
邀请新用户注册赠送积分活动 1555868
关于科研通互助平台的介绍 1514197