目前大多数水凝胶具有较弱的机械性能和无序结构，这限制了它们的应用。然而，具有高度有序分层纳米复合结构的软组织表现出各向异性的机械性能和适应复杂环境的功能。因此，将有序的纳米复合结构引入水凝胶中是赋予水凝胶极好的机械强度和优异的各向异性功能的有效策略。
图 1 PVA/PDA-Fe3O4-MMT/PAA 各向异性水凝胶的制备示意图。
最近，中国矿业大学科研团队开发了一种方法来制造具有显着增强的机械和摩擦学性能的各向异性水凝胶。基于贻贝粘附化学，聚多巴胺 (PDA) 被用作介质来控制 Fe3O4 纳米颗粒在蒙脱石 (MMT) 表面的形成。随后，在聚乙烯醇/聚丙烯酸 (PVA/PAA) 水凝胶基质中获得的 PDA-Fe3O4-MMT 纳米杂化物使用磁诱导技术排列形成有序结构，然后通过冻融和退火方法冷冻成水凝胶形式。所得水凝胶显示出各向异性的微观结构，并表现出优异的力学性能，拉伸强度为 10.65 MPa，韧性为 52.2 MJ/m3，压缩强度为 4.86 MPa，高于相应的各向同性水凝胶。更有趣的是，由于有序结构的存在，水凝胶的摩擦系数显着降低至 0.038。这项工作不仅改进了制备各向异性水凝胶的磁感应技术，而且为获得具有各向异性结构、高机械强度和各向异性特性的水凝胶提供了一种简单有效的方法，可用于组织工程中的潜在应用。
图 2. PDA-Fe3O4-MMT 纳米杂化物的表征。
图 4. 水凝胶的机械性能。
图 6. PVA/3 wt% PDA-Fe3O4-MMT/PAA 水凝胶的单边缺口测试结果。
相关论文以题为Anisotropic hydrogels with enhanced mechanical and tribological performance by magnetically oriented nanohybrids发表在《Chemical Engineering Journal》上。通讯作者是中国矿业大学陈凯副教授、张德坤教授。
参考文献：
doi.org/10.1016/j.cej.2021.133036
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