可力致变软的高强度低含水量水凝胶

一般水凝胶的力学性能与凝胶的含水量紧密相关，然而，在降低含水量以获得较高的力学性能后，凝胶往往会失去延展性。化学交联的水凝胶在凝胶化后其形状一般是永久固定的，不能再成形或再加工，从而限制了水凝胶在不同场合下的应用。

本室结合溶胶凝胶和自由基聚合设计制备了一种可塑的聚丙烯酰胺/锂藻土/二氧化硅双重纳米复合水凝胶 (PAM/ Laponite/SiO₂)。得益于物理-化学杂化交联结构，低含水量的双重纳米复合凝胶具有优异的力学性能。含水量为15 wt%的凝胶，压缩到90%不会破裂，强度可以达到1.075 GPa，模量为1.519 GPa。令人兴奋的是，该凝胶表现出力致变软的特性，即施加一定外力后凝胶软化，可像金属铸造一样再加工塑形，而撤去外力后，凝胶又可以在2 min内回到高强状态从而固定形状。造成这种特性的原因在于：在外力作用下，凝胶发热，凝胶中物理键能够快速断裂。当温度高于玻璃化转变温度时，凝胶变软，可塑化加工；撤去外力后，物理键可以很快重新生成，因此凝胶恢复到原来的强度；而整个过程中化学键不被破坏，因此凝胶形状仍然保持。

该论文的第一作者为本室硕士研究生徐华秀。