中文题目：设计抗疲劳水凝胶
英文题目：Design of Fatigue-Resistant Hydrogels
期刊：Advanced Functional Materials
DOI：10.1002/adfm.202313498
文章强调了水凝胶在多种生物环境中，包括植物和动物组织以及生物医学和工程领域的应用，其中抗疲劳性能是关键属性，有助于水凝胶发挥最佳性能。文章总结了有关水凝胶疲劳行为的最新研究，并提出了增强水凝胶抗疲劳性的多种策略，如通过在裂纹尖端对聚合物链施加空间限制来延迟其断裂起始。此外，文章还讨论了整合多尺度机制（包括网络、相互作用、介质和结构）在设计抗疲劳水凝胶中的重要性。作者希望这次综述能显著推动抗疲劳水凝胶在各种应用中的实际部署，从而促进多个领域的进步。
文章的主要研究问题是
这篇文章的主要研究问题是设计和增强水凝胶的抗疲劳性能，使其能够在循环加载下保持结构完整性，从而适用于各种生物和环境应用。文章详细讨论了水凝胶疲劳行为的最新研究，并总结了增强水凝胶抗疲劳性的多种策略，如通过在裂纹尖端对聚合物链施加空间限制来延迟其断裂起始。此外，文章还探讨了整合多尺度机制（包括网络、相互作用、介质和结构）在设计抗疲劳水凝胶中的重要性。作者希望这次综述能显著推动抗疲劳水凝胶在各种应用中的实际部署，从而促进多个领域的进步。
文章的结论如下：
文章的结论强调了通过多种策略增强水凝胶的抗疲劳性能对于其在生物医学和工程领域的广泛应用至关重要。作者提出了包括聚合物网络设计、功能性交联剂的使用、聚合物链长度的增加、动态键的引入、介质优化以及结构设计的综合原则，以提高水凝胶的疲劳阈值。此外，文章还探讨了抗疲劳水凝胶在传感器、执行器、光学设备、涂层、电子设备和药物释放等领域的潜在应用，并指出了未来的研究方向，包括提高水凝胶的疲劳抵抗力、自修复能力、环境适应性以及多功能性，以期开发出具有更高性能和更广泛应用的抗疲劳水凝胶。
图1：展示了水凝胶疲劳断裂的实验数据，包括不同水凝胶材料在循环加载下的疲劳寿命和断裂能量的测量结果
图2：展示了水凝胶的微观结构，特别是裂纹尖端软化（CTS）区域的示意图，以及如何通过这种结构设计来提高水凝胶的疲劳阈值。
图3：展示了水凝胶中动态键合机制的能量耗散过程，如氢键、离子键和共价键的形成和断裂，以及这些键如何帮助提高水凝胶的疲劳抵抗力。
图4：展示了水凝胶的疲劳阈值和断裂能量的比较图表，通过实验数据展示了不同水凝胶材料的疲劳性能。
图5：展示了抗疲劳水凝胶在传感器、执行器、光学设备、涂层、电子设备和药物释放等领域的潜在应用案例。
图6：展示了水凝胶的制备过程，包括溶液交换、冷冻铸造和机械训练等步骤，以及性能测试方法，如拉伸测试和疲劳测试。
图7：展示了水凝胶在不同介质条件下的疲劳性能，如不同水含量或溶剂类型对水凝胶疲劳阈值的影响。
图8：展示了水凝胶的宏观和微观结构，如通过光学显微镜或扫描电子显微镜（SEM）图像展示的水凝胶的裂纹扩展路径和聚合物网络的有序性。
图9：展示了抗疲劳水凝胶在生物医学应用中的实际案例，如用于软骨修复或心血管支架的生物相容性和力学性能。
