近日，中國科學院蘭州化學物理研究所潤滑材料重點實驗室受自然界中廣泛存在的圖案化異質(zhì)結(jié)構(gòu)（如昆蟲翅膀和植物葉脈等）啟發(fā)，發(fā)展了一種圖案化水凝膠（CSN水凝膠）方案實現(xiàn)了其多屬性、寬范圍的力學性能調(diào)控。

具有濕軟特性的水凝膠在仿生潤滑、觸覺感知、生物傳感和柔性電子等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，但其性能調(diào)控大多具有“配方依賴”性。據(jù)介紹，中國科學院蘭州化學物理研究所研究人員以光固化聚（N-丙烯酰甘氨酰胺）水凝膠作為軟基質(zhì)，通過先浸泡N-丙烯?；被迩膀?qū)體溶液再以選區(qū)曝光構(gòu)建圖案化硬骨架，然后經(jīng)后續(xù)水平衡過程中的相轉(zhuǎn)化誘導氫鍵重構(gòu)實現(xiàn)軟基質(zhì)和硬骨架的無縫互鎖，發(fā)展了具有局部互穿網(wǎng)絡(luò)的圖案化硬骨架強化水凝膠。

該方法制備的CSN水凝膠能夠在軟基質(zhì)凝膠基礎(chǔ)上，通過圖案化設(shè)計（包括圖案形狀、圖案參數(shù)、圖案化比例等）實現(xiàn)了其機械性能的增強和調(diào)控。研究人員通過對預制缺陷下的裂紋擴展行為實驗、循環(huán)拉伸實驗、穿刺實驗和落球?qū)嶒瀸λ苽涞膱D案化CSN水凝膠的力學性能進行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明，其韌性可調(diào)控，并展現(xiàn)出優(yōu)異的預制缺陷擴展和形變不敏感以及抗沖擊等特性，為適應(yīng)不同應(yīng)用需求及其應(yīng)用過程中的自適應(yīng)性提供了有效的解決方案。

蘭州日報社全媒體記者 華 靜

責任編輯：王旭偉