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文献专栏

酶矿化制备具有可调控力学性能的超硬强韧型水凝胶(德国多特蒙德工业大学)

发表时间:2020-03-12 16:15

软骨和皮肤的含水量虽大于50%但仍很坚硬且强韧,远远超过目前已有的合成水凝胶。近来关于强韧水凝胶的制备取得了较大的进展,例如双网络水凝胶的韧性达到了皮肤的水平,而无机-有机复合材料则表现出了更好的性能。但是这些材料的韧性得益于高延展性,而硬度则仍无法与天然组织相媲美。


近日,德国多特蒙德工业大学的Joerg C. Tiller1(通讯作者)等人通过酶引发在聚合物水凝胶中形成了均匀分散的无定型磷酸钙纳米结构。该水凝胶在溶胀平衡时的断裂能可达到1300J/m2,高于目前所知的任何一种合成水凝胶。其弹性模量达到了440MPa,远远高于软骨和皮肤。另外,这种高充填复合材料可以被设计成透明的且保持其原有的延展性,即使是有缺口存在的条件下仍能保持较高延展性。该研究团队发现透析可以调控该均匀矿化水凝胶的机械性能,尤其是硬度。该成果以“Enzymatic mineralization generates ultrastiff and tough hydrogels with tunable mechanics”为题于2017年3月1日发表在期刊《Nature》上。


酶矿化制备具有可调控力学性能的超硬强韧型水凝胶1.jpg酶诱导不同聚合物网络体钙化


酶矿化制备具有可调控力学性能的超硬强韧型水凝胶2.jpg超硬透明复合水凝胶


论文链接:

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature21392.html


来源:材料人

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