蜘蛛丝以其杰出的强度-耐性协同效应和快速的影响呼应才能，长期以来为科学家规划用于软体机器人等先进范畴的多功能纤维供给了创意源泉。但是，在单一水凝胶纤维中一起完成高强度、高耐性和快速影响呼应性，一直是一个巨大应战。这主要是因为固有的功能权衡（如强度与耐性）以及难以构建一起满意结构稳健性、动态呼应性和在影响下网络完整性的杂乱网络构型。

  近期，合肥工业大学从怀萍教授研讨团队经过一种纳米限域缠结增强相别离的新战略，根据刷状复合浆料，成功制备出兼具优异耐性和快速缩短呼应才能的离子凝胶纤维。该纤维展示出高达1652.2 MJ·m⁻³的拉伸耐性，并在遇水时能发生76%行程、16.1 MPa应力的快速超缩短，单位体积内的包含的能量达236.4 J·kg⁻¹。这项作业将强壮的机械功能与超缩短才能相结合，为开发智能仿生纤维拓荒了新路途。相关论文以“Nanoconfined entanglement-enhanced phase separation enables tough and contractile ionogel fibers”为题，宣布在

  研讨团队首要规划并制备了具有高长径比的刷状纳米复合水凝胶（BSNH）浆料。如图1所示，他们以纤维素纳米纤维（CNFs）为骨架，经过水热还原法锚定银纳米颗粒（AgNPs），并进一步负载光引发剂，终究经过“接枝聚合”法在改性后的纳米复合引发剂上共聚合丙烯酰胺（AAm）和丙烯酸钠（iAA）单体，构成了刷状结构的BSNH浆料。这种浆料展示出明显的剪切稀化行为，便于后续的干法纺丝。经过干法纺丝结合程序化拼装辅佐的溶剂交流战略（图1b），研讨人员成功构建了具有多标准层级各向异性结构的离子凝胶纤维。该结构从微观螺旋构型、微米标准相别离区，到高度取向且缠结的纳米骨架，以及由强氢键效果的纳米限域聚合物网络（图1c），完成了界面的无缝衔接。

  图1 SₓTᵧIF的规划与制备。a, 运用“接枝聚合”法，在改性纳米复合引发剂上共聚AAm和iAA以制备BSNH浆料的示意图。b, 经过干法纺丝结合拼装辅佐溶剂交流法制备SₓTᵧIF的示意图。首要，经过干法纺丝取得具有缠结CNF@AgNP骨架的BSNH纤维。经过沿长轴拉伸水凝胶纤维并加捻，构建具有螺旋构型的暂时伸长结构。浸入离子液体EMIES后，终究制得SₓTᵧIF。水分子轨道说明晰脱水进程。c, 具有无缝界面的层级各向异性结构的演化进程。高长径比的骨架经过干法纺丝摆放并堆积，构成纳米限域聚合物网络，该网络在随后的预拉伸和加捻进程中得到逐渐加强。经过EMIES进行溶剂交流后，因为PAAm链间选择性增强的氢键效果，纳米限域PAAm链从基质中别离出来构成硬相，以此来完成长丝间的严密界面衔接。

  对所得纤维的结构表征提醒了其共同性质。扫描电镜图画显现，经过预拉伸和加捻的离子凝胶纤维（如S₁T₂₀IF）具有微观螺旋结构，且即便在大变形下，相邻长丝间的界面也无裂纹（图2a, b）。纤维截面存在1-2微米的颗粒，标明发生了相别离（图2c）。拉曼成像光谱进一步证明了PAAm链的集合（图2d, e）。动态力学剖析和傅里叶变换红外光谱标明，程序化拼装和溶剂交流诱导了更强的氢键效果和更高的玻璃化改变温度，证明了纳米限域和相别离的增强（图2f及弥补数据）。偏光显微镜和二维小角X射线散射成果则明晰地展示了纤维的高度各向异性及螺旋取向结构（图2g-i）。

  这种精巧的层级结构赋予了离子凝胶纤维特殊的机械功能。拉伸测验标明，最优样品S₁T₂₀IF的强度达278.5 MPa，模量703 MPa，开裂应变800%，耐性高达1652.2 MJ·m⁻³，逾越了大多数已报导的合成纤维和天然蜘蛛丝（图3a-f）。循环加卸载测验显现，该纤维在500%应变下的能量耗散比可达95.4%，表现出优异的阻尼才能（图3g-i）。落锤冲击试验证明，其缓冲功能远超尼龙纤维（图3j, k）。此外，纤维可经过解缠结和氢键解离在水溶液中收回，并坚持杰出的机械功能，展示了杰出的可持续性。

  图3 机械功能。a-b, 预拉伸从0到4时，SₓT₂₀IFs的拉伸应力-应变曲线（a）及强度和耐性改变（b）。(b)中的数据以平均值±标准差出现（n = 3）。c, 显现预拉伸为0、1和4的SₓT₂₀IFs提起1 kg重物的相片。d-e, 捻度从0到40 turns/cm时，S₁TᵧIFs的拉伸应力-应变曲线（d）及强度和耐性改变（e）。(e)中的数据以平均值±标准差出现（n = 3）。f, S₁TᵧIFs、合成聚合物纤维、生物基合成纤维和生物纤维的耐性-强度Ashby图。g-h, S₁T₂₀IF在不同应变下的循环加卸载曲线（g）及核算的耗散能量和耗散比（h）。(h)中的数据以平均值±标准差出现（n = 3）。i, S₁T₂₀IF与合成聚合物纤维、坚韧水凝胶和生物纤维的耐性和阻尼才能比较。j, 丈量系有纤维的10g重物自在落体冲击力振动的示意图。k, 系有尼龙和S₁T₂₀IF的10g重物自在落体的时刻分辩冲击力振动曲线。刺进相片显现了系有纤维的重物状况，包含自在下落、振动和到达安稳。

  为了说明其增韧机制，研讨人员剖析了纤维在不同应变下的结构演化。在小应变阶段，氢键的开裂和相别离区的损坏贡献了初始的屈服应力和能量耗散（图4a-c）。跟着应变增大，高度缠结的骨架与聚合物网络之间有用的应力传递促进了骨架的高度取向（图4d），而长丝间的滑移、微纤维的桥联以及骨架的拔出等机制，则在更大变形下协同耗散能量，阻挠微观开裂（图4e-g）。微观螺旋几许结构也经过下降单根长丝的实践应变，有用提高了纤维全体的可拉伸性。

  图4 增韧机制。a-d, S₁T₂₀IF在不同伸长应变下的FT-IR光谱（a, b）、损耗因子（tan δ）随温度的改变（c）以及散射强度随方位角的改变曲线（d）。(a, b)中的虚线显现了峰的位移。e-f, S₁T₂₀IF在（e）800%和（f）810%应变下遭受微裂纹和微观开裂的侧视SEM图画。缺口鸿沟用白色虚线标出。g, 增韧机制示意图，包含相别离区的渐进损坏、氢键的解离、骨架和聚合物链的解缠结，以及原纤桥联耗散能量。

  更令人形象十分深入的是，这种离子凝胶纤维在遇水时表现出强壮的缩短驱动才能。如图5a-b所示，具有高度各向异性结构和相别离区的S₄T₂₀IF，在水影响下能发生76%的驱动行程和16.1 MPa的驱动应力。在提起自重400倍的重物时，纤维可缩短60%，并随同大幅改变（图5c-d）。其最大单位体积内的包含的能量可达248.1 J/kg，是人类骨骼肌的6倍（图5e-f）。经过50次驱动循环，其功能坚持安稳（图5g）。研讨标明，水触发的超缩短行为源于水合效果导致纳米限域PAAm链间氢键解离、相别离区“消融”，随后骨架快速解缠结，并将缩短力传递给网络，终究经过开释贮存于高度有序各向异性螺旋结构中的能量，发生微观的缩短宽和捻（图5h）。

  图5 水触发超缩短行为。a-b, 经过一端固定拖曳重物，在水影响下S₄T₂₀IF、S₄T₀IF、S₀T₂₀IF、S₄T₂₀F和PB-S₄T₂₀IF随时刻改变的驱动行程（a）和驱动应力（b）。c-f, 水影响下的提重测验。（c）一根S₄T₂₀IF提起自重400倍的2g重物时缩短的相片。白线显现纤维长度，橙色箭头代表纤维的改变驱动。（d）S₄T₂₀IF随时刻改变的驱动行程和旋转视点。（e）S₄T₂₀IF的驱动行程和单位体积内的包含的能量随负载应力的改变联系。数据以平均值±标准差出现（n = 3）。（f）S₄T₂₀IF、S₄T₀IF、S₀T₂₀IF、S₄T₂₀F和PB-S₄T₂₀IF的驱动行程和单位体积内的包含的能量比较。g, S₄T₂₀IF和PB-S₄T₂₀IF在50个驱动周期内发生的循环缩短驱动应力和行程。h, S₄T₂₀IF的驱动机制示意图，触及水触发的氢键纳米限域PAAm链解离和相别离区消融，随后骨架解缠结随同结构有序-无序改变。

  综上所述，这项研讨经过纳米限域缠结增强相别离战略，成功将高机械功能与水触发超缩短才能集成于一体。所制备的离子凝胶纤维在强度、耐性和阻尼功能上均到达了领先水平，一起完成了快速、微弱的缩短驱动。这项作业为规划兼具优异力学功能和智能呼应性的层级各向异性凝胶纤维供给了全新思路，在软体机器人、人工肌肉等范畴具有宽广的使用远景。未来，研讨可着眼于引进刚性更强的二维纳米片骨架以逐渐提高功能，或选用更绿色、生物相容性的离子液体，以拓宽其在生物医用范畴的使用潜力。

  特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包含在内)为自媒体渠道“网易号”用户上传并发布，本渠道仅供给信息存储服务。

  英国首富、戴森公司创始人将6.24亿英镑转至新加坡，其英国实体股本被削减至1英镑

  合肥卫健委通报“一新生儿住院治疗黄疸时逝世”：相关涉事人员已停职承受查询

  卢锋：我国近年经济交际局势回忆与展望——国内经济供强需弱与表里互动视角

  2026华为手机：nova16诚心满满，Pura系列迭代、体系与电池齐晋级

  一加Turbo系列再次被承认：骁龙8s Gen4+9K电池，有双版别！

  2K 540Hz/720P 1000Hz双模，飞利浦上架显现器“27M2N5500XD”