蔣偉課題組發(fā)現(xiàn)酰胺內(nèi)修飾分子管能夠穿到聚乙二醇的高分子鏈上,形成一個像項鏈一樣的多聚假輪烷結構。每個分子管具有四個羧酸根,能夠與金屬離子配位。當加入銅離子時,多聚假輪烷就會通過鏈間配位交聯(lián),形成一個不能自由流動的水凝膠結構。然而,該水凝膠不穩(wěn)定,又會逐漸變?yōu)樽杂闪鲃拥娜芤?。通過搖動,該溶液又能轉化為水凝膠。這說明該水凝膠是耗散自組裝的結果,需要搖動產(chǎn)生的剪切力作為燃料(fuel),以維持其結構。通過多種實驗表征手段和計算化學,他們揭示了該體系的工作原理:水凝膠的形成是由于剪切力誘導的鏈內(nèi)配位到鏈間配位模式的轉化而導致的。
該瞬態(tài)水凝膠具有非常優(yōu)異的拉伸性能,至少能被拉伸至其初始長度的30倍。在拉伸過程中,分子管能夠在聚乙二醇高分子鏈上“摩擦”滑動。這種“分子滑輪”結構有利于耗散拉伸應力,故而展現(xiàn)出較好的拉伸性能。此外,該水凝膠還可以在搖動條件下實現(xiàn)快速自修復。該研究為構建耗散自組裝材料提供了新的思路,在智能材料領域具有潛在的應用前景。
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