我校教师在Nature Index期刊《Angewandte Chemie International Edition》发表柔性水凝胶领域创新成果

近日，我校材料科学与工程学院张晓勇教师在可编程智能水凝胶驱动器领域取得重要研究进展，研究成果以“A Dual-Driven Hydrogel Actuator with Programmable Driving Force Enabled by a Shape-Memory Scaffold and Ion-Regulated Internal Force Reservoir”为题发表于国际著名学术期刊Angewandte Chemie International Edition（Nature Index期刊）。该研究工作得到了安徽理工大学青年科技基金项目的支持。

图智能水凝胶驱动器结构特征及调控机制示意图

软体机器人、仿生机械和智能驱动器的发展对材料的形变可编程性、驱动力调控以及远程操控能力提出了更高要求，传统形状记忆聚合物虽然能够实现稳定的形状编程和恢复，但其恢复力主要由材料在制备阶段形成的固定网络结构决定，一旦材料成型，其驱动力和恢复行为往往难以进一步调节。同时，传统刺激响应型水凝胶虽然具有良好的环境响应能力，但其驱动力和结构稳定性仍受到一定限制。因此，如何在保持稳定形状记忆能力的同时，实现驱动力的进一步调控，是智能软体驱动材料面临的重要问题。

针对这一问题，科研团队构建了一种由多孔形状记忆聚合物框架与离子响应型水凝胶网络组成的SMP-Net复合驱动体系。多孔形状记忆框架负责预设和保持材料的宏观形变路径，而渗透并固定于孔隙内部的水凝胶则作为可调控的“内部驱动力储库”。通过Hofmeister效应调节水凝胶内部聚合物链的聚集状态和氢键作用，可进一步改变其内部约束力和恢复力，实现对整体驱动速度、弯曲程度及驱动力输出的调控。该设计突破了传统形状记忆材料恢复力在制备后难以调节的局限，使材料从“固定恢复”进一步向“可编程驱动”转变。

张晓勇，博士，2021年于哈尔滨工业大学化工与化学学院获博士学位，主要研究方向为水凝胶结构设计与界面粘附调控。目前以第一/通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed., Carbohyd Polym., Mater. Horiz., Chem. Eng. J.等期刊发表SCI论文20余篇。接下来，该团队将在水凝胶材料柔性器件和智能功能实现上继续深入探索与研究，欢迎关注。

全文链接：https://doi.org/10.1002/anie.7114810