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2021-09-11
顆粒在線訊：防凍材料的開發(fā)和理解對于材料設計和交付具有根本性和實際意義。然而，幾乎所有的防凍材料要么是不含水的有機/疏冰材料，要么是含有防凍添加劑的親水性水凝膠。最近，阿克倫大學團隊提出并證明了一種通用的交聯(lián)策略，用于制造具有內(nèi)在、內(nèi)置防凍和機械性能但沒有任何防凍添加劑的 EGINA 交聯(lián)雙網(wǎng)絡水凝膠家族。
圖1 用于設計溶液和凝膠狀態(tài)的內(nèi)在聚合物防凍材料的 EGINA 交聯(lián)策略。
盡管親水性、電解質、兩性離子和聚合物鏈的大分子在結構和組成上存在很大差異，但所得水凝膠在不同環(huán)境（包括溶液狀態(tài)、凝膠狀態(tài)和水凝膠/固體界面）中均實現(xiàn)了強大的防凍和機械性能。無論網(wǎng)絡組成如何，EGINA 交聯(lián)水凝膠的這種一般防凍性能可能源于其高度親水和緊密交聯(lián)的 DN 結構，用于誘導強水網(wǎng)絡結合，以防止水凝膠網(wǎng)絡中的自由水形成冰晶。EGINA 交聯(lián)的水凝膠還可以作為制造具有高透光率的智能窗和在零下溫度下具有優(yōu)異電化學穩(wěn)定性的超級電容器的關鍵組件。這項工作提供了一個簡單的藍圖防凍設計概念和一系列防凍水凝膠，以更好地理解防凍材料的復合-結構-性能關系以及濕軟材料中承壓水的基本原理。
圖2 EGINA 交聯(lián) DN 水凝膠的防凍性能。
圖3 通過二級網(wǎng)絡探索和優(yōu)化 EGINA 交聯(lián)的防凍水凝膠。
圖4 防凍水凝膠在不同設備中的應用。
相關論文以題為A General Crosslinker Strategy to Realize Intrinsic Frozen Resistance of Hydrogels發(fā)表在《Advanced Materials》上。通訊作者是阿克倫大學鄭潔教授。
參考文獻：
doi.org/10.1002/adma.202104006
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