近日，北京理工大學(xué)宇航學(xué)院張凱教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系劉吉教授團(tuán)隊(duì)，受角質(zhì)蛋白自生長(zhǎng)行為的啟發(fā)，提出了液態(tài)金屬和水性單體溶液界面處的連續(xù)自由基聚合策略，并實(shí)現(xiàn)了水凝膠的自生長(zhǎng)和再生長(zhǎng)。團(tuán)隊(duì)以丙烯酰胺（AAm）單體為例，用液態(tài)金屬鎵銦合金（EGaIn）作為引發(fā)劑，EGaIn-AAm 水溶液界面處可以連續(xù)產(chǎn)生自由基，引發(fā)界面處單體聚合，生成PAAm 水凝膠；EGaIn 與水反應(yīng)生成氫氣，PAAm 水凝膠形成氣孔，降低其密度，從而促進(jìn)生長(zhǎng)出的PAAm 水凝膠向上移動(dòng)，并在界面處生長(zhǎng)出新的PAAm 水凝膠。

該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將先前自生長(zhǎng)得到的PAAm 水凝膠添加到AAm 單體溶液中，發(fā)現(xiàn)水凝膠可以繼續(xù)生長(zhǎng)，隨著水凝膠材料的自發(fā)連續(xù)生長(zhǎng)，在特定的容器管道內(nèi)，這類(lèi)自生長(zhǎng)水凝膠可以沿著通道向上延伸，最終到達(dá)上層蘋(píng)果形容器內(nèi)。

左圖為自生長(zhǎng)水凝膠模仿自然藤本植物攀爬行為。

該團(tuán)隊(duì)將上述自生長(zhǎng)的“動(dòng)力”轉(zhuǎn)化為“驅(qū)動(dòng)力”，設(shè)計(jì)了一種基于自生長(zhǎng)水凝膠的高效制動(dòng)器，成功將一特定容器打開(kāi)（約需53 N）。該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的高含水量自生長(zhǎng)水凝膠（質(zhì)量分?jǐn)?shù)71.5%）不需要輸入任何額外能量，而且單位體積的驅(qū)動(dòng)力顯著高于已報(bào)道水凝膠類(lèi)制動(dòng)器。基于此，這些自生長(zhǎng)水凝膠易于使用、可控、高效，特別適合用于微型設(shè)備或自發(fā)制動(dòng)器。

該研究以Bioinspired self-growing hydrogels by harnessing the interfacial polymerization為題發(fā)表在Advanced Materials上。