水凝胶是一种以水为溶剂的聚合物网络，由于其聚合物浓度低、网络结构不均匀，一般具有较低的机械强度。水凝胶的加固扩大了其在可穿戴传感器、驱动器和软机器人方面的应用。通常，牺牲键、纳米颗粒和晶体结构被纳入水凝胶中以消散能量，从而获得高韧性。在大变形下，这些结构的“减法”损伤会耗散能量，并增加破坏材料所需的表观功。利用可逆相互作用作为能量耗散机制，可以实现结构和机械恢复程度高的韧性凝胶。此外，通过牺牲损伤结构产生的机械自由基引发聚合反应，在重复载荷下获得了超过100%的机械恢复。然而，重建受损结构通常需要几分钟或几小时；能量消耗越大，重建所需的时间就越长。当坚韧的水凝胶经历多次加载-卸载周期而没有等待时间时，这会导致机械强度的下降。
      近日，在日本东京大学Kohzo Ito教授和Koichi Mayumi教授（共同通讯作者）团队等人带领下，提出了一种使用应变诱导结晶的水凝胶无损伤强化策略。对于聚乙二醇链高度取向并在大变形下相互暴露的滑环凝胶，结晶形成并随着伸长和收缩而熔化，从而导致几乎100%的快速恢复延伸能和每平方米6.6~22兆焦耳的优良韧性，这比聚乙二醇共价交联的均相凝胶的韧性大一个数量级。相关成果以题为“Tough hydrogels with rapid self-reinforcement”发表在了Science。

文献链接：

Tough hydrogels with rapid self-reinforcement（Science，2021，DOI:10.1126/science.aaz6694（来源：材料人）