分子化学结构对聚合物材料的物理化学性质具有决定性影响，对于具有密集缔合相互作用的水凝胶来说，这一点变得更加复杂。最近，我们开发了一系列坚韧的超分子水凝胶，具有强大的氢键缔合，凝胶的性能严重依赖于共聚物的组成。近日，浙江大学科研人员研究了分子结构对这些超分子水凝胶的机械和粘弹性行为的影响，这些超分子水凝胶是由丙烯酰胺/甲基丙烯酰胺和丙烯酸/甲基丙烯酸在基本单元上具有不同的 α-甲基基团的共聚合成的。所制备的四种水凝胶表现出不同的机械性能和动力学，随着α-甲基数量的增加，从弹性转变为玻璃态。这些水凝胶的流变动力学光谱遵循时间-温度叠加原理，用于阐明凝胶材料的化学结构与动力学之间的相关性。疏水性α-甲基的引入有效地提高了链的刚性并增强了氢键缔合。此外，羧酸单元上的甲基比丙烯酰胺单元上的甲基更显着地增强水凝胶，这也导致水凝胶在水中的明显稳定性。这项比较研究揭示了α-甲基对缔合共聚物动力学和超分子水凝胶性能的影响，这对于理解其他具有缔合相互作用的坚韧软材料的结构-性能关系应该提供有用的信息。

图 1. (a) 丙烯酰胺和丙烯酸单元之间具有氢键的 MM、AM、MA 和 AA 水凝胶的合成示意图。(b,c) 展示具有不同化学结构的水凝胶的外观和硬度的照片 (XX-0.25-6)。(c) 中四个水凝胶的连接条被拉伸到总应变为 35%，图中标出了单个凝胶的应变。

图 2. 所制备的 MM-fm-6 gel (a)、AM-fm-6 gel (b)、MA-fm-6 gel (c) 和 AA-fm-6 gel的拉伸应力-应变曲线 (d) 在室温下，这些水凝胶的相应杨氏模量 E (e) 和延伸功 We (f) 作为 fm 的函数在 0.1-0.5 的范围内。

图 8. (a) XX-0.25-6 gels在室温下在水中的稳定性。(b) MM-fm-6、AM-fm-6、MA-fm-6 和 AA-fm-6 gel在 4°C 水中孵育 2 周后的长度膨胀比 S。(c-h) MM-0.25-6 gel (c)、AM-0.25-6 gel (d)、MA-0.25-6 gel (e) 和 AA-0.25-6 gel (f) 的拉伸应力-应变曲线 ) 和相应的长度膨胀比 S (g) 和杨氏模量 E (h)，在室温下在不同 pH 值的溶液中孵育 1 周后。

相关论文以题为Influence of the α-Methyl Group on Elastic-To-Glassy Transition of Supramolecular Hydrogels with Hydrogen-Bond Associations发表在《Macromolecules》上。通讯作者是浙江大学郑强教授，吴子良教授。

参考文献：

doi.org/10.1021/acs.macromol.2c00829