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  水凝膠材料因其獨(dú)特的力學(xué)性能和粘彈性在生物材料和生物軟組織工程中具有重要應(yīng)用，例如仿生人體中的黏液、人眼中的晶狀體、髓核，以及關(guān)節(jié)軟骨等。隨著水凝膠材料的日益發(fā)展和其應(yīng)用需求與種類的日益擴(kuò)大，精確調(diào)控水凝膠的黏彈特性成為了亟需解決的熱點(diǎn)問題，但是目前大多數(shù)調(diào)控方法仍是通過改變凝膠的化學(xué)組成來實(shí)現(xiàn)調(diào)控，具有一定的局限性。

  近日，在國家科技部，自然科學(xué)基金委和中國科學(xué)院的大力支持下，中國科學(xué)院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的賈迪課題組在調(diào)控帶電復(fù)合水凝膠材料黏彈性方面取得新進(jìn)展。在不改變其化學(xué)物質(zhì)組成的情況下，通過調(diào)控帶電復(fù)合水凝膠體系中的物理相互作用和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來精確調(diào)控水凝膠的黏彈特性，實(shí)現(xiàn)了在超軟區(qū)域—軟區(qū)域內(nèi)對其彈性模量與黏性的同時(shí)定量調(diào)控。該工作利用高分子物理基礎(chǔ)研究創(chuàng)新帶動材料性能與應(yīng)用創(chuàng)新，突顯了高分子物理基礎(chǔ)研究在材料與應(yīng)用中的重要意義。相關(guān)研究成果發(fā)表于Nat. Commun., 2024, 15, 3569。論文第一作者為研究生王貴康，通訊作者為賈迪研究員，中科院化學(xué)研究所為文章第一研究單位。

  在帶電復(fù)合水凝膠體系中，聚陽離子鏈作為客體，帶負(fù)電荷的凝膠網(wǎng)絡(luò)作為主體，通過改變聚陽離子鏈尺寸與凝膠網(wǎng)格尺寸之比、摩爾電荷比和溶脹方法，來精確調(diào)控帶電復(fù)合水凝膠體系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與主客體之間的物理相互作用力，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)互穿復(fù)合凝膠網(wǎng)絡(luò)，排斥型復(fù)合凝膠、離子鍵主導(dǎo)的物理復(fù)合凝膠等結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變�；诖耍麄兘⒘艘粋�(gè)簡易黏彈智庫，實(shí)現(xiàn)了在水環(huán)境中帶電復(fù)合水凝膠的彈性模量和黏性在超軟區(qū)—軟區(qū)域的同時(shí)定量調(diào)控，從“堅(jiān)韌”凝膠到“超軟”凝膠，從低阻尼的“彈性”凝膠到高阻尼的“黏性”凝膠。這一研究成果為仿生具有不同黏彈性質(zhì)與模量的生物軟組織與生物材料提供了重要的物理基礎(chǔ)。

  網(wǎng)站鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47969-z

  中科院化學(xué)研究高分子物理與化學(xué)實(shí)驗(yàn)室賈迪課題組近期招聘具有高分子物理與化學(xué)、高分子材料、軟物質(zhì)物理與材料背景的博士后與助理研究員，特別歡迎擅長光散射、中子散射、X散射散射、介電松弛技術(shù)的青年才俊。有意面試者請投遞簡歷至jiadi11@iccas.ac.cn。