通过葫芦[8]脲与宿主-客体复合作用构建的滑动环水凝胶网络

《Macromolecules》：Slide-Ring Hydrogel Networks via Host–Guest Complexation with Cucurbit[8]uril

新型CB[8]主客体滑动环水凝胶通过动态调控交联密度和分子轴长，实现了高弹性模量（182 kPa）与超高 toughness（15608 kJ/m3）的协同提升，突破传统CD/PEG体系刚度-韧性倒置限制。

　　

滑环水凝胶是一类具有优异韧性的有前景的材料，但大多数滑环水凝胶依赖于环糊精（CD）和聚乙二醇（PEG）的假聚轮烷结构，这类结构的合成过程复杂且可调性有限。在这项研究中，我们将葫芦[8]脲（CB[8]）大环成功引入到主客体滑环水凝胶中，从而创造出一种新型结构，克服了上述局限性，并实现了对网络结构的精确控制。通过使用含有偶氮苯基团的客体修饰端基聚合物来形成CB[8]与客体之间的同三元复合物，该平台能够精确调节交联密度、改变轴的长度以及引入能量耗散机制。由此制备的滑环水凝胶不仅表现出优异的拉伸性能，还提高了韧性，突破了这类材料常见的刚性-韧性之间的矛盾。采用PEG作为骨架的水凝胶弹性模量高达45 kPa，最大伸长率为3241%，断裂功（韧性）为7227 kJ/m3。更为显著的是，将PEG聚合物替换为Pluronic F127后，弹性模量（182 kPa）和韧性（15608 kJ/m3）均得到了提升，同时最大伸长率也保持不变（2815%）。这两种系统均优于传统的基于CD的水凝胶，为设计高度可调、具有优异韧性的水凝胶提供了多功能平台，适用于各种高级应用。