报告题目:

基于多相网络结构重构设计的高强韧两性聚电解质杂化水凝胶

报告人:

黄以万

所在单位:

湖北工业大学

报告人简介:

湖北工业大学材料与化学工程学院教授，入选第九批湖北省“百人计划”青年项目，为中国化学会、美国物理学会及日本高分子学会会员。主要研究方向为高强度水凝胶的设计与制备、结构-性能关系、破坏行为、强韧化机理及其在柔性传感、生物医学领域的应用等研究。已在Adv. Funct. Mater.、J. Mater. Chem. A、Chem. Eng. J.等主流SCI期刊发表论文50余篇，被包括Nature、Nature Materials等重要期刊正面引用2200余次，H因子24，i10指数42，申请专利5项（授权2项），主持国家自然科学基金青年项目、湖北省自然基金面上项目等纵/横项科研项目近10项，获2019年湖北省科技进步三等奖1项。研究成果被科技日报、科学网、CNN、Science Daily等多家媒体报道，获2024年湖北省化学化工青年科学家论坛青年报告最佳奖。

报告摘要:

两性聚电解质（Polyampholyte，PA）水凝胶是一类由阴、阳离子单体通过无规共聚形成的聚合物网络，因其网络由大量离子键构筑而表现出较好的力学性能。然而，PA水凝胶自身力学性能依然相对较弱。针对此问题，本报告首先利用“二次平衡法”在PA水凝胶网络中巧妙引入金属配位键，进而与网络中的离子键协同重构并优化水凝胶的多相微观结构，制备了一系列力学性能大幅提高的PA杂化水凝胶。本报告还系统地研究了透析时间、金属盐溶液浓度等对水凝胶的物理化学结构、溶胀及力学行为的影响。为了进一步提高PA水凝胶的力学性能并优化制备过程，本报告还采用更简单的“一次平衡法”直接将金属离子引入PA水凝胶预聚液中，快速制备了高强超韧PA杂化水凝胶。这一策略也进一步优化了水凝胶的多相网络结构，使所制备的杂化水凝胶在室温下表现出类塑料的特性，优化后的水凝胶具有9.2 MPa的杨氏模量、5.8 MPa的拉伸断裂强度、29.0 MJ/m3的拉伸断裂功及的20.6 kJ/m2撕裂能。本研究为制备高强韧PA杂化水凝胶提供了一种较通用的方法。