新突破：芬兰研制出强韧且能自愈的水凝胶

过去的人造凝胶，只能在高硬度和自愈性上二选一，无法同时保有两种特性。现在，芬兰的科学家研制出一种特殊仿生水凝胶，不仅强韧还能自愈，为药物传输、伤口愈合和人造皮肤等应用打开大门。

日常生活中有许多凝胶物质，包括用于头发的发胶、芦荟胶、果冻和各种胶状物质。另外，人类的皮肤也具有类似凝胶状的特性，但它兼具高刚度和高柔韧性，且还有卓越的自愈能力，能让小伤口在一天内快速愈合。

为此，许多科学家都在寻找能够模仿人类皮肤复杂特性的凝胶，将其用于软体机器人、药物传送、人造皮肤等多方面领域上。

现在，芬兰阿尔托大学（Aalto University）和拜罗伊特大学（University of Bayreuth）的一组研究人员，克服凝胶原本的限制，共同研制出一种具有独特结构的水凝胶，使其拥有类似人类皮肤的特性。

该研究成果于3月7日发表在《自然材料》杂志上，获得超过2.8万次的观看，超过57家媒体进行报导，在相关的文章中排名第一。

在这项突破性的研究中，研究人员先是将聚丙烯酰胺（PAAm）的单体粉末、完全分层的合成锂蒙脱石纳米片（一种黏土纳米片）与水按照一定比例进行混合，将这些混合物放在紫外线灯下进行照射，让混合物内的单个分子结合（缠结）在一起，凝固成弹力十足的水凝胶。

这种方法制成的水凝胶内含有大量的纳米片，使其与人类皮肤一样坚硬，且具备极高的弹性和柔韧性。其秘密在于单个分子之间紧密缠绕的聚合物，让其拥有愈合的能力，而高机械性能则与黏土纳米片的有序排列有关。

研究人员发现，若PAAm的单体粉末和黏土纳米片与水的比例不同，制成的水凝胶性能会出现显着差异。实验人员最终找到高于1.5 wt%的黏土纳米片，与62 wt%的PAAm制成的水凝胶效果较佳，能够同时保持良好的机械性能和自我修复能力。

此外，4.6 wt%的黏土纳米片与62 wt%的PAAm做出来的水凝胶效果最佳，其极限拉伸强度（UTS）达4.2 MPa，弹性变形强度则达到50 MPa。