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刺激響應(yīng)性水凝膠具有優(yōu)異的生物相容性，并可感知外界刺激并做出響應(yīng)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。目前，刺激響應(yīng)性水凝膠依然存在機(jī)械性能差、響應(yīng)性單一等缺點(diǎn)。因此，制備機(jī)械性能優(yōu)異、多重刺激響應(yīng)性水凝膠材料尤為重要。

近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所先進(jìn)潤滑與防護(hù)材料研發(fā)中心研究員王齊華、王廷梅帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，報(bào)道了4D打印雙重刺激響應(yīng)性的海藻酸鈉水凝膠。研究利用直寫式打印機(jī)制備了具有高結(jié)構(gòu)精度的海藻酸鈉結(jié)構(gòu)，將其分別浸入Ca2+溶液和殼聚糖溶液中，實(shí)現(xiàn)了海藻酸鈉水凝膠結(jié)構(gòu)的雙重收縮形變。

該浸泡策略可以實(shí)現(xiàn)海藻酸鈉結(jié)構(gòu)的雙重收縮特性，同時(shí)，隨著海藻酸鈉結(jié)構(gòu)在兩種溶液中的不斷浸泡，海藻酸鈉水凝膠機(jī)械性能不斷增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了在徑向方向重復(fù)多次的壓縮形變和高度方向高于自身重量361倍重量的支撐。

相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Applied Polymer Materials上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃的支持。

海藻酸鈉水凝膠多重形變示意圖