課題組穆齊鋒微納米凝膠纖維工作被ACS Appl. Mater. Interfaces接受
水凝膠是一類通過化學或物理交聯的三維網絡高分子材料，高分子網絡與水分子之間的氫鍵作用將溶劑束縛在網絡內部。作為一種準固態物質，水凝膠能夠在多種外界刺激下改變形狀或體積，因此在軟體機器人、傳感器和柔性電子皮膚等領域具有廣泛的應用前景。溫敏水凝膠是一種對溫度具有響應性的水凝膠，傳統的溫敏塊狀水凝膠(Thermoresponsive bulk hydrogel)對溫度刺激響應速率慢、機械性能(強度、韌性和自恢復等)較差，且不具備多層次、多尺度的仿生微結構，從而限制其在各領域的應用。在自然界的生物軟組織中，多尺度結構(各向異性纖維網狀結構，表面及內部的微納米結構)對生物材料的快速環境響應性和優異的機械性能等功能至關重要。
受生物水凝膠肌動蛋白(Actin)結構和功能特性的啟發。近日，天津工業大學張青松教授/清華大學危巖教授團隊采用高壓靜電紡絲技術構筑具有各向異性的成束纖維結構的溫敏纖維水凝膠(Termoresponsive
fibrous hydrogel, TFH)，在水下單軸拉伸過程中首次發現其多尺度取向的內部結構，水下循環拉伸試驗表明其具有超快的自恢復性能(self-recovery)，等待10
s的滯后恢復比高達74%。TFH經簡單加捻后可制備面條狀智能吸附器件，在溫控蛋白吸附方面展現出巨大的潛在應用價值。
相關工作近期以“Robust Multiscale-Oriented Thermoresponsive Fibrous
Hydrogels with Rapid Self-Recovery and Ultrafast Response Underwater”為題發表在《ACS
Applied Materials & Interfaces》上。論文第一作者現為日本北海道大學生命科學學院博士生穆齊鋒，共同通訊作者為天津工業大學材料科學與工程學院張青松教授和清華大學化學系危巖教授。天津工業大學陳莉教授和北京航空航天大學蔡仲雨教授也參與了該研究工作。該工作得到了國家重點研發計劃(2019YFC0119400)和教育部留學基金委項目(CSC NO. 201808120092)的資助。同時感謝北海道大學龔劍萍教授課題組對本研究工作在相關實驗方面上的大力支持。
通過巧妙結合高壓靜電紡絲技術與紫外光交聯，成功構筑了具有各向異性的成束纖維結構的溫敏纖維水凝膠。該材料的多尺度結構演變過程研究不僅為理解多層次生物凝膠結構提供深刻的啟示，同時也為開發多層次各向異性纖維水凝膠提供新的思路和策略。并且，該溫敏纖維水凝膠在目標分子特異性可調吸附、分離、純化，仿生紡織品，智能皮膚及柔性器件等領域具有潛在的應用前景。
論文鏈接:
https://doi.org/10.1021/acsami.0c06164