【背景介绍】
开发具有宽响应范围，高拉伸性和自愈性的智能温度敏感型水凝胶来模拟人体皮肤的温度感知功能仍然是一个巨大的挑战。最近，东南大学徐华/顾忠泽教授团队通过自组装交联策略开发了一种新颖的PNIPAm/PNAGA双网络水凝胶，以实现这一目标。受益于PNIPAm和PNAGA之间的双网络结构和大量的多个氢键相互作用，PNIPAm/PNAGA水凝胶实现了0–32.5°C（LCST）和32.5–65°C（UCST）的宽且可调的双重温度响应行为。并具有非凡的机械性能，最大抗拉强度为51.48 kPa，断裂伸长率超过1400％，压缩应力超过1 MPa，杨氏模量约为5.51 kPa，并具有出色的自修复性能，对温度敏感的修复率接近100％。据悉，这是已报道的基于PNIPNm的双温度敏感性水凝胶的最高机械强度，同时首次实现了双温度敏感性水凝胶的自愈性能。PNIPAm/PNAGA水凝胶在模拟人体皮肤方面表现出卓越的能力，可以监测各种环境温度，例如人体皮肤温度，冷热水，冰箱，室温和烤箱温度，这表明在电子皮肤，可穿戴领域的应用前景广阔设备，仿生学等。相关论文以题为Adjustable dual temperature-sensitive hydrogel based on self-assembly cross-linking strategy with high stretchable and healable properties发表在《Materials Horizons》上。
示意图1（A）NAGA，NIPAm和BAC的分子结构。（B）PNAGA之间的氢键，PNIPAm之间的氢键，PNAGA和PNIPAm之间的氢键。（C）基于自组装交联策略的PNIPAm/PNAGA双网络水凝胶的机理图。
图1. PNIPAm/PNAGA-4水凝胶的热响应性。PNIPAm/PNAGA-4水凝胶在不同温度下的透射率曲线。（A）0至32.5℃。（B）32.5至65℃。（C）具有不同单体比率的双网络水凝胶在700nm处的透射率曲线和PNIPAm/PNAGA-4的平衡溶胀率。（D）在不同温度下PNIPAm/PNAGA-4水凝胶膜的照片。（E）低温和高温下PNIPAm/PNAGA水凝胶的热响应机理示意图。
图2（A）具有不同单体比率的PNIPAm/PNAGA水凝胶的DSC曲线。（B）PNIPAm/PNAGA-4的储能模量G'和损耗模量G''作为温度的函数变化。（C）在不同温度下纯水中PNIPAm，PNAGA，PNIPAm/PNAGA-4的平衡溶胀率。PNIPAm，PNAGA和PNIPAm/PNAGA-4水凝胶在（D）25℃和（E）60℃的SEM图像。
图3 PNIPAm/PNAGA-4水凝胶的力学性能。PNIPAm/PNAGA-4水凝胶的照片显示了它们承受弯曲（A），压缩（B）和结伸长（C）的能力。（D）一系列PNIPAm/PNAGA双网络水凝胶的拉伸应力-应变曲线和（E）压缩应力-应变曲线。（F）水凝胶的照片，水凝胶的重量分别为400克，1500克水和3500克水。
图4. PNIPAm/PNAGA-4的可修复特性。（A）切成两块并将破裂的表面压在一起并在75℃密封3小时以形成经弯曲变形的修复水凝胶。（B）PNIPAm/PNAGA水凝胶在治愈后在高温（60°C）和低温（5°C）下的热响应性。（C）修复机制的示意图。（D）愈合之前和之后的PNIPAm/PNAGA-4水凝胶的拉伸应力-应变曲线。（E）PNIPAm/PNAGA-4水凝胶的透射率在700nm，5°C，32°C和60°C的温度下重复可修复10次。将PNIPAm/PNAGA-4水凝胶切成三片（F）和四片（G）并在75°C密封3小时以形成经修复的水凝胶，以承受弯曲和拉伸变形，其愈合特性。
图5（A）PNIPAm/PNAGA-4水凝胶在夏天（人的温度约为35°C）对人体皮肤温度的响应。（B）PNIPAm/PNAGA-4水凝胶在冬天对人体皮肤温度的反应（手在32°C左右）。（C）PNIPAm/PNAGA-4水凝胶作为机器人的电子皮肤，用于测试不同温度下的水。（D）水凝胶作为机器人的电子皮肤，用于测试不同的环境温度（冰箱，室温和烤箱）。
参考文献： pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/mh/d0mh01762k#!divAbstract
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