近日，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的研究人員從高分子/納米顆粒相互作用調(diào)控角度出發(fā)，將高度枝化的二氧化硅納米顆粒引入到適度化學(xué)交聯(lián)的聚合物膠網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展了一類高含水量的純彈性納米復(fù)合水凝膠材料。

聚合物水凝膠，作為一類通過化學(xué)交聯(lián)或物理相互作用形成的高分子三維網(wǎng)絡(luò)，因具有類似于生物組織的高含水量而表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性，在組織工程、藥物釋放、生物傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。然而，傳統(tǒng)水凝膠的力學(xué)性能較差，其實(shí)際應(yīng)用受限。

在含水量達(dá)96%的條件下，該類納米復(fù)合水凝膠表現(xiàn)出高達(dá)11.5 倍的斷裂伸長(zhǎng)率。由于徹底消除了凝膠網(wǎng)絡(luò)中的能量耗散途徑，此類納米復(fù)合水凝膠在循環(huán)載荷作用下幾乎沒有任何應(yīng)力回滯，表現(xiàn)出類似于彈簧的純彈性力學(xué)行為。該行為還賦予此類復(fù)合水凝膠材料優(yōu)異的抗疲勞性質(zhì)，水相環(huán)境下的動(dòng)態(tài)載荷測(cè)試表明歷經(jīng)5000 次循環(huán)拉伸處理后，此類納米復(fù)合水凝膠依然能維持其交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的完整性。

基于此類材料獨(dú)特的純彈性力學(xué)行為，研究還構(gòu)建了離子型應(yīng)變傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微小振動(dòng)的高靈敏度檢測(cè)。