色狼窝导航 Angewandte Chemie International Edition|宁波工程学院新动力学院：聚两性电解质水凝胶溶胀

生物体大略随捕食、避险等生命行动或环境改变而活泼变化风物。近30年间，东说念主们发展出双层、梯度、取向、宏不雅拼装等战术，打算了开阔鉴识称刺激反应性水凝胶，效法当然界生物的复杂精妙变形，结实变形机制。这些水凝胶的不同部位或场地在pH、电、光、磁场、温度、湿度、流体压力等刺激下产生显赫的溶胀进程或力学性质相反，酿成内应力，驱动举座折叠、蜿蜒、扭转、了得、起皱。干系词，这些非均相构筑结构是在材料制备经由中产生的，被成型水凝胶的高分子辘集所固定。因此色狼窝导航，其变形所能兑现的风物有限，难以活泼调动。使已成型的各向同性水凝胶获取可重构的各向异性，进而，按照再行裁剪的要领变形，对制备可再行缔造行动要领的智能软体驱动器有迫切真理。

              图1. 海洋变形虫启发的水凝胶各向异性成立要领。

近日，宁波工程学院新动力学院高国荣副老师与中国科学院宁波材料技能与工程盘问所海洋关节材料重心履行室智能高分子材料团队陈涛盘问员、魏俊杰副盘问员和谷金翠副盘问员谀媚，受变形虫活泼改变格式以符合海水盐度变化的启发（图1a），发展了一种将盐溶液图案化地浸透水凝胶以重构其各向异性，调动其变形要领的新战术。

盘问东说念主员率先合成了分子辘集上带有疏通化学计量数COO‒和N+(CH3)3侧基的聚两性电解质水凝胶，并使COO‒/N+(CH3)3通过静电眩惑贯串结（图1b， c）。水凝胶在HCl/NaCl溶液中溶胀，因为COO‒质子化成了COOH，剩余的N+(CH3)3之间产生静电灭亡（图1d）。再蜕变到水中，水凝胶再次溶胀，然后自觉去溶胀，回复运行尺寸。再溶胀是聚电解质行动（图1e），由渗透压驱动，如同变形虫从高盐度海水过渡到淡水中的吸水溶胀；去溶胀是反聚电解质行动，跟着可转移离子往外透析，水凝胶里面pH值高涨，COOH和谐成COO‒并与N+(CH3)3再行眩惑，牵引团聚物辘集松开，而冉冉进行（图1f）。基于此溶胀-再溶胀-去溶胀机制，图案化地招揽HCl/NaCl溶液的聚两性电解质水凝胶因举座鉴识称溶胀而变形，投入水中后，它率先随图案区域再溶胀而增大变形幅度，接着随去溶胀而恢回复始风物和各向同性，从而，不错按照新图案再行变形（图1g）。

这项使命揭示了聚两性电解质水凝胶溶胀-再溶胀-去溶胀的静电/渗透压协同作用机制，发展了一种重构水凝胶各向异性的要领。该要领适用于盘问软材料可控变形的基础问题，制备可要领化缔造行动的软体自驱动器。

该使命以“Marine Amoebae-Inspired Salting Hydrogels to Reconfigure Anisotropy for Reprogrammable Shape Morphing”为题色狼窝导航，宁波工程学院为第一单元，发表在期刊Angewandte Chemie International Edition上（Angew. Chem. Int. Ed. 2024， e202416672，DOI: 10.1002/anie.202416672）。本盘问得到了宁波工程学院科研启动经费（2190011540006）等资助。