各向异性PVA水凝胶

强韧兼备

通过定向冷冻和多重物理键构建的仿生各向异性结构，使水凝胶兼具高强度和高韧性。

Qifeng, Jin · Xing, Suli · Ju, Su · Ya, Cao · 段科 · Li, Jin · Yulin, Zhang · He, Yonglyu · Chen, Jinyao · 张鉴炜

Materials and Design 2025

参数信息

拉伸强度

3.7 MPa

韧性

3.27 MJ·m⁻³

技术优势

强度大幅提升

各向异性排列的孔壁结构有效分散应力，抑制裂纹萌生和扩展，拉伸强度达到3.7 MPa。

韧性显著提高

大量可牺牲氢键在受力时动态断裂与重组，有效耗散能量，韧性提高到3.27 MJ·m⁻³。

制备方法简单

无需复杂设备或昂贵原材料，仅通过定向冷冻铸造和物理交联即可获得高性能水凝胶。

应用场景

• 组织工程支架：高强度高韧性可承受组织修复中的机械载荷，仿生结构利于细胞生长。
• 柔性传感器：优异的力学性能使传感器在反复拉伸和弯折下仍能稳定工作。
• 仿生材料：模拟生物组织的各向异性结构，为设计高性能仿生材料提供新思路。