北工商高海南副教授和北航刘明杰教授团队AFM：在高性能广盐性水凝胶领域取得新进展
在自然界中，盐度在动植物体内的累积是影响生命过程的主要环境因素之一。很多动植物通过调节渗透机制和离子平衡区域化等方式来适应不断变化的盐度环境。生物体可以耐受广阔范围盐度变化而保持生存活力的性质，被称为广盐性。水凝胶作为与生命组织结构和力学性能高度相近的人工材料，却还不具备这一性能。例如常见的丙烯酰胺类水凝胶在高盐度下会发生明显的脱水和网络坍塌，导致其溶胀、润湿和力学等性能产生急剧变化。两性离子水凝胶通常在高盐度下发生明显体积膨胀，同时力学性能大大减弱。因此如何构建在广阔的盐度范围内具有稳定的保水性、润湿性和优异的力学性能的水凝胶材料仍是挑战。
北京工商大学高海南副教授和北京航空航天大学刘明杰教授团队从自然界的广盐性生物中汲取灵感，首次报道了一种具有稳定溶胀及润湿性能的广盐性水凝胶材料。
二元协同互补是该凝胶体系的重要设计理念，研究者巧妙地将两种不同盐度响应的水凝胶网络相结合，即在高盐度下发生网络坍塌的聚N,N-二乙基丙烯酰胺（PDEA）网络和具有“反聚电解质”性能的两性离子凝胶网络聚3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐（PDMAPS）。通过共聚合方法在水凝胶网络内构筑具有动态互补功能的交联点，这种特殊的结构使得该水凝胶在不同盐度下展现出不同的交联形式。所制备的水凝胶在不同盐度下都具有优异的保水性、稳定的溶胀及超亲水润湿性能。此外，通过构筑双网络结构，研究者还获得了具有盐度增强力学性能的双网络广盐性水凝胶。本文所介绍的广盐性凝胶材料可以在宽盐域抗污染界面、油水分离设备以及高离子强度导电离子凝胶等方面具有应用前景。
以上相关成果发表在Advanced Functional Materials期刊。论文的通讯作者为高海南副教授，共同通讯作者为刘明杰教授。北京工商大学为该论文第一位完成单位。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202007664
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