近年来，光响应性水凝胶因其在多领域中的广泛应用前景而受到极大关注。光驱动的水凝胶材料因其具有可调的机械性能、形变能力和自修复功能，广泛应用于智能机器人、可穿戴设备、电子传感器等领域。然而，现有的光响应水凝胶系统在制造工艺和多功能性的兼容性方面依然面临着诸多挑战，此外大多数此类材料是离子或热触发，这限制了它们的广泛应用。因此如何简便且高效地制备出兼具多种优异性能的光响应水凝胶，仍然是该领域亟待解决的难题。
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图1 PBD水凝胶的制备方法和结构特点
近期，安徽理工大学材料科学与工程学院张晓勇课题组从自然界的贻贝粘附蛋白和基于硼酸酯的动态共价键中汲取灵感，成功开发出一种近红外光（NIR）触发的机械性能原位可调型粘附水凝胶（PBD gel），用于制造可穿戴应变传感器。这种水凝胶采用了以儿茶酚为基础的高效粘附单元和热响应硼酸酯作为物理交联点，结合共价键的刚性和动态特性的柔性，能够快速且可逆地在刚性与弹性之间切换。通过儿茶酚-B(OH)4−配位反应，水凝胶的粘附性和机械性能能够根据需求进行精准重构。此外，PBD gel可以在室温下实现刚性与弹性之间的切换，使其在多维度结构上具有优异的适应性。这种特性使得PBD gel特别适用于可穿戴运动传感器、智能机器人抓取装置等应用场景，并且能够在组装成电子设备后通过莫尔斯电码实现信息传递和手语识别。这项工作促进了研究人员对聚合物分子链聚集状态对水凝胶基柔性器件多场景应用的理解，而且通过该技术的应用，未来的可穿戴设备、智能机器人和电子传感器等领域将迎来更加精准、灵活的功能性提升。该工作以“NIR Light-triggered Mechanically Mutable Mussel-inspired Hydrogels for Developing Smart Wearable Sensing”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上。该研究工作得到了安徽省高等学校科学研究重点项目、安徽理工大学青年基金项目、安徽理工大学医学专项H2项目、安徽理工大学引进人才科研启动基金，安徽理工大学青年科技基金项目的支持。![]()
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该工作是张晓勇团队近期关于水凝胶粘接性能调控和提高传感稳定性&功能性相关研究的最近进展之一。此外，水凝胶机械性能的原位可调和多场景粘接调控一直是该团队的重要方向研究之一。近几年，该团队目前已在Mater. Horiz. 2024. 11. 835-846, Chem. Eng. J. 2024, 495, 153385, Chem. Eng. J. 2023, 468, 143734, ACS Appl. Mater. & Inter. 2024, 16, 62776–62787, ACS Appl. Mater. & Inter. 2023, 15, 50400–50412, ACS Appl. Mater. & Inter. 2022, 14, 30256-30267, J. Colloid Interf. Sci. 2021, 585, 420-432.等期刊上发表了相关研究论文。接下来，团队将对水凝胶材料在柔性器件和智能功能实现上继续更深入的探索和研究，欢迎关注。
全文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894724100940?via%3Dihub
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