在材料科学领域，水凝胶凭借湿软质地与多元应用潜力，成为仿生润滑、触觉感知、生物传感、柔性电子等诸多前沿领域的 “香饽饽”。但长期以来，传统水凝胶性能调控手段复杂，依赖繁琐的分子设计与材料配方，犹如一道枷锁，限制了其走向更广阔应用天地的脚步。

如今，这一困境迎来转机！中国科学院兰州化学物理研究所润滑材料重点实验室传出喜讯，成功研发出一种全新的图案化水凝胶制备方法，在水凝胶力学性能调控层面实现重大跨越，为挖掘水凝胶材料应用潜力开辟崭新路径，相关成果已发表于国际知名期刊《先进功能材料》。

科研团队的灵感源于大自然，自然界中昆虫翅膀、植物叶脉等图案化异质结构精巧独特，蕴含着力学奥秘。以此为启发，团队另起炉灶，摸索出全新的水凝胶制备策略。他们先是选定光固化聚（N - 丙烯酰甘氨酰胺）水凝胶作为软基质，随后展开一连串精细操作：浸泡特殊的 N - 丙烯酰基氨基脲前驱体溶液、利用选区曝光精心构建图案化硬骨架，再借由后续水平衡环节促使相转化，诱导氢键重构。这般匠心独运的工序，让软基质与硬骨架无缝互锁，成功打造出带有局部互穿网络的图案化硬骨架强化水凝胶。

这项研究的精妙之处，在于大胆引入图案化设计理念。研究人员如同精密仪器的操控者，精确摆弄图案的形状、各项参数以及图案化比例，借此精准拿捏水凝胶的机械性能。这般突破，一举打破传统水凝胶对 “配方依赖” 的桎梏，还赋予水凝胶在不同应用场景下灵活适配力学性能的 “超能力”。

成果到底行不行，实验数据来说话。研究团队主动出击，针对预制缺陷下的裂纹扩展、循环拉伸性能、穿刺强度、抗冲击性能等维度，展开全方位力学性能测试。测试结果令人振奋：水凝胶韧性调控游刃有余，能在 0.15 - 18 千焦每平方米间灵活变动；模量也可按需调整，范围覆盖 0.32 - 5.92 兆帕。更亮眼的是，它还自带预制缺陷扩展和形变不敏感 “天赋”，抗冲击性能亦是一绝，无论身处何种应用场景，都能稳如泰山、表现出色。

展望未来，该项成果意义非凡。在柔性电子赛道上，图案化水凝胶化身电子器件的 “坚强护盾”，可按需定制力学性能，稳稳守护器件运行；踏入仿生润滑领域，凭借出众的抗冲击与形变不敏感特质，它堪称润滑材料的不二之选；迈入生物传感领域，其可控的机械性能则为传感器革新打开想象空间。这一成果，无疑为水凝胶材料的发展注入强劲动力，助力其在多领域大放异彩。

原文来自：https://doi.org/10.1002/adfm.202417477