长链胶体支架构建的自修复弹性水凝胶传感器：微结构调控与性能突破

本文报道了一种基于长链聚丙烯酸(PAA)胶体支架与聚丙烯酰胺(PAM)协同聚合的新型物理水凝胶，其通过自组装纳米纤维网络实现了室温5小时内100%自修复能力，并在循环载荷下保持86%韧性保留率和近100%弹性恢复率（HEDN结构）。该材料兼具1200%应变检测范围和3000次循环稳定性（100%应变），为可穿戴设备与生物医学应用提供了创新解决方案。

　　

Highlight

设计原理与PAA-AM水凝胶的胶体组装

该物理水凝胶的核心在于聚丙烯酸(PAA)支架的纳米结构。分子量240,000的PAA（含约3300个重复单元，理论长度730nm）在水中经历三个阶段的自组装：静电排斥和空间位阻促使长链PAA自缠绕形成互连纳米纤维（图1a）。这种拓扑结构为后续丙烯酰胺(AM)的聚合提供了模板，通过路易斯酸碱相互作用引导PAM链的缠绕包裹。

结论

本研究开创性地构建了兼具自修复和弹性的物理水凝胶体系。双网络结构中，互连的PAA胶体作为支架提供自修复所需的协同氢键（H-bonding），而外围PAM链间的弱非协同氢键则赋予弹性恢复能力。通过调控PAA组装态，实现了聚合物链与氢键的层级分布，为多功能水凝胶设计提供了新范式。

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