Nature子刊：一种完全由无机纳米片和水组成的机械自适应水凝胶

文章来源：北科新材浏览次数：3949时间：2020-12-01 QQ学术交流群：1092348845

尽管，人们在有机材料的基础上发展出了各种具有结构层次和刺激响应性的仿生软材料，但完全由无机材料组成的仿生软材料的制造是一个极具吸引力的巨大挑战，此类材料的性质通常与生物有机体的性质不同。

近日，日本理研应急物质科学中心Yasuhiro Ishida，Takuzo Aida，Koki Sano基于Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）理论，通过采取精细调节相互竞争的吸引力和排斥力的强度，含有带电纳米片的单一水体系可以可逆地形成两种类型的水凝胶的策略，成功地开发了一种刺激响应水凝胶，它由钛酸盐（TiNSs；14 wt%）和水（86 wt%）的阴离子纳米片组成，根据温度，可以可逆地采用两种水凝胶状态中的一种：排斥主导状态或吸引主导状态。

文章要点

1）在室温下，纳米薄片在水中相互静电排斥，并自组装成迁移率相互限制的长周期片状结构，形成物理水凝胶。当加热到55°C以上时，静电斥力被相互竞争的范德华引力克服，纳米薄膜重新排列成另一种水凝胶的互连3D网络。因此，在通过调节TiNSs之间的静电斥力来驱动凝胶到凝胶的转变过程中，水凝胶内部结构的拓扑结构发生了突变。

2）由于材料内部结构的突然拓扑重组，凝胶到凝胶的转变伴随着水凝胶机械弹性的23倍变化。此外，通过掺杂少量充当光热转换器的金纳米粒子，水凝胶可以对光刺激做出响应，从而实现了以时空可控的方式发生凝胶到凝胶的转变。

参考文献：

Sano, K., Igarashi, N., Ebina, Y. et al. A mechanically adaptive hydrogel with a reconfigurable network consisting entirely of inorganic nanosheets and water. Nat Commun 11, 6026 (2020).

DOI：10.1038/s41467-020-19905-4

https://doi.org/10.1038/s41467-020-19905-4

信息来源：奇物论

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