因此，对于水凝胶样品，通常需要进行冷冻干燥处理，将水分去除后再进行拍摄。
与传统的水凝胶相比，由聚合物网络在离子液体（ionic liquid, IL）中溶胀而形成的离子凝胶（ionogel）具有高热稳定性、高离子电导率、电化学稳定性和非挥发性等优点，有望取代水凝胶应用于驱动器、传感器、可穿戴电子设备和储能设备等领域。然而，大多数离子凝胶的机械性能较差，往往表现出低断裂强度（<1 MPa）、低韧性（~1000 J m -2）和低模量（<0.1 MPa，远低于高韧性水凝胶（断裂强度~7 MPa，模量~210 MPa和韧性~40000 J m -2）。为了解决上述问题，西安交通大学胡建教授课题组联合北卡罗来纳州立大学Michael D. Dickey教授团队报道了一种简单的一步法，通过在离子液体中无规共聚两种具有不同溶解度的单体，原位产生相分离的弹性和刚性域，从而获得了超坚韧和可拉伸的P(AAm-co-AA)离子凝胶。研究发现，丙烯酰胺和丙烯酸单体在 1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐（EMIES）中的无规共聚，可以产生宏观上均相的共价网络，并具有原位相分离域。其中，富含聚合物的刚性相通过在聚合物链之间形成氢键来增韧离子凝胶，而富含溶剂的弹性相能够保持机械完整以实现大的应变。所获得的离子凝胶表现出多项创纪录的机械性能：超高断裂强度（12.6 MPa）、断裂能（~24 kJ m-2）和杨氏模量（46.5 MPa）。同时，离子凝胶还表现出高度可拉伸性（~600% 应变），并具有良好的自恢复性和出色的形状记忆特性。
此外，这种一步法还适用于其他单体和离子液体，该项研究为以简单的方式从普通单体中获得坚韧的凝胶提供了一种实用的方法。相关工作以题为“Tough and stretchable ionogels by in situ phase separation”，发表在《Nature Materials》上。
原位相分离实现超坚韧和可拉伸的离子凝胶
众所皆知，在高度溶剂化的凝胶网络中，很少形成氢键，因为溶剂会分离聚合物链，从而产生柔软且可拉伸的凝胶。相反，低溶剂化的网络，虽然硬度较高，但是往往表现出脆性。为了获得兼具强度和韧性的离子凝胶，研究人员计划通过形成由难溶性和高可溶性聚合物成分组成的无规共聚物来解决这个问题，从而在同一网络中形成溶剂化程度低的相（氢键合，刚性）和高度溶剂化的相（离子键，弹性），协同增韧离子凝胶。简单来说，即通过一步法无规共聚在离子凝胶中同时产生两个负责拉伸性和刚度的不同域，从而产生超坚韧和可拉伸的离子凝胶。
在该工作中，研究人员使用离子液体 1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐 (EMIES)作为离子液体溶剂，聚丙烯酸 (PAA) 作为高溶解性聚合物，聚丙烯酰胺 (PAAm) 作为难溶性聚合物。通过将丙烯酰胺和丙烯酸单体加入EMIES离子液体中，然后加入交联剂和光引发剂，在紫外光的诱导下共聚，从而获得了共聚物离子凝胶P(AAm-co-AA)（图 1）。同时，为了对比，研究人员还制备了单一聚合物离子凝胶（PAA ionogel 和 PAAm ionogel）。
图 1：三种离子凝胶的网络结构示意图。
研究发现，单一聚合物 PAA、PAAm 离子凝胶和共聚物离子凝胶在光学和机械性能方面表现出明显的差异。在光学上，纯 PAA (x = 0) 离子凝胶是透明的，纯 PAAm (x = 1) 离子凝胶是不透明的，而P(AAm x-co-AA 1-x) 共聚物离子凝胶的透明度可以通过改变 x 来调节：在 x = 0.8125 时，在 550 nm 处的透射率从接近 0% 突然转变为 ~90%（图2a）。
图2. 三种离子凝胶的光学图片、机械演示和 SEM 图像。
在机械性能方面， PAA ionogel 可拉伸，但仍然无法举起 1 kg 的重量。PAAm 离子凝胶虽然非常坚硬但易碎。相比之下，共聚物离子凝胶表现出可拉伸性和刚度，能够轻易举起1公斤的重量（图2b）。
1+1=10!共聚物离子凝胶的机械性能打破多项纪录！
研究发现，在小应变 (≤10%) 下，共聚物离子凝胶的杨氏模量为46.5 ± 1.9 MPa，接近于纯 PAAm 离子凝胶 (64.7 ± 0.5 MPa),远远超过纯 PAA 离子凝胶（0.12 MPa）和共聚物水凝胶（0.17 MPa）的模量（图 3c）。然而，与纯 PAAm 离子凝胶不同，共聚物离子凝胶是可拉伸的（图 3b）。在生长过程中，富含聚合物的相通过破坏氢键而变形以耗散能量，而富含溶剂的相分散载荷，使共聚物离子凝胶表现出创纪录的断裂强度12.6 ± 0.2 MPa ，是目前报道最强的离子凝胶！相比之下，纯 PAA、PAAm 离子凝胶和共聚物水凝胶的断裂强度不超过3.2 MPa。同时，与现有离子凝胶相比，共聚物离子凝胶还表现出高达~600%)的断裂应变和创纪录的断裂能 (23348 ± 719 J m −2) ，远超目前报道的最佳值（ 4700 J m −2）。
图3. 共聚物离子凝胶的机械性能
此外，悬浮在刚性框架上的膜（厚度 = 0.5 mm）进一步证明了共聚物离子凝胶的显着机械性能。当质量为64g的金属球从 2 m 高度落下时，共聚物水凝胶膜并没有破裂，反而球从共聚物离子凝胶膜上反弹。
纯 PAA 离子凝胶保持溶剂化，形成柔软且纯弹性的网络，而不会耗散能量。 相反，纯 PAAm 离子凝胶会发生相分离，形成硬而脆的网络。AA 和 AAm 在共聚物离子凝胶中的组合提供了两全其美的效果， 富含聚合物的相通过氢键耗散能量，而交联则保留了整个网络，从而赋予其非常高的刚度、韧性和可拉伸性。值得注意的是，尽管由大部分液体组成（~66 wt%），共聚物离子凝胶实现了约 24000 J m -2 的高断裂能和 12.6 MPa 的超高断裂强度，以及高达46.5 MPa的杨氏模量，优于大多数现有的坚韧凝胶、生物组织和天然橡胶。
两种相域的不同玻璃化转变温度赋予共聚物离子凝胶多功能性
此外，超坚韧的共聚物离子凝胶还表现出良好的自恢复性、出色的自愈性和出色的形状记忆性能（图 4和视频3）。
图4. 共聚物离子凝胶的自我恢复、自我修复和形状记忆特性。
共聚物离子凝胶的多功能行为与共聚物离子凝胶的独特特性有关，它具有两个玻璃化转变温度 (Tg)。富含溶剂的区域的 Tg1 为 -42.6 °C，而富含聚合物的区域的 Tg2 为 48.2 °C。高于 Tg2，离子凝胶变成橡胶状，为聚合物链的弹性恢复提供驱动力。因此，在高于 Tg2 的温度下可以观察到形状记忆行为和自愈特性。类似地，在机械变形后，可以通过调节温度来恢复共聚物离子凝胶的形态。
此外，所报道的合成方法不仅限于上述材料，还可以应用于各种聚合物和离子液体的组合，以制备具有定制特性的离子凝胶，这表明其具有广泛的适用性。
参考文献：
1. Wang, M., Zhang, P., S hamsi, M. et al. Tough and stretchable ionogels by in situ phase separation. Nat. Mater. (2022). https://doi.org/10.1038/s41563-022-01195-4
2. Cha, G.D., Kim, DH. Toughness and elasticity from phase separation. Nat. Mater. (2022). https://doi.org/10.1038/s41563-022-01214-4
作者简介
胡建，教授，博导。2006年毕业于浙江大学化工系获得学士学位，2008年毕业于浙江大学化工系高分子化工专业获得硕士学位，随后获得日本文部省奖学金，留学北海道大学生物系，并于2012年获得博士学位。之后在北海道大学化学系从事了三年的博士后工作。2016年4月到西安交通大学航天航空学院全职工作，并入选学校的“青年拔尖人才支持计划”A类（教授）。
目前的研究领域是智能材料、高分子复合材料、软物质力学，研究兴趣主要集中在软物质材料的结构设计和性能分析，研究成果相继发表在Nat. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Nano Letters、Macromolecules等期刊上。
Michael Dickey教授，现为北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程教授。他于1999年佐治亚理工学院获得化学工程学士学位，2003年和2006年分别获得德州大学奥斯汀分校化学工程的硕士和博士学位。自2006开始，他在哈佛大学化学系进行为期三年的博士后工作，随后进入北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程学院进行工作。
Michael Dickey教授团队主要研究工作涉及聚合物薄膜、微流体、软材料、纳米电子学、光伏以及微观和纳米加工的跨学科问题。工作主要是通过简单、廉价和可扩展的方式来构建功能设备，包括可拉伸电子设备、高效太阳能电池、仿生系统、能量收集基板等。在Nat. Mater.、Nat. Commun.、Adv. Mater.等期刊发表论文360余篇，被引次数高达19000余次，H因子为65.
Michael Dickey教授获得很多荣誉和表彰，其中包括ASEE Southeastern Section New Faculty Research Award （2013），University Faculty Scholar （2013），Outstanding Teacher Award - Member of the Academy of Outstanding Teachers at NC State University （2012），Sigma Xi Faculty Award （2011），National Science Foundation CAREER Award（2010）。
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来源：高分子科学前沿
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问题一：壳聚糖是什么 甲壳质又名甲壳素，壳多糖，触丁质，是一种天然氨基多糖高分子物质，分子式为(C8H13NO5)N，分子量在一百万左右，化学名称为(1，4)聚-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡聚糖，性质稳定，具有良好的生物可降解性和相容性，毒性极小(LD50 16g/kg)，且来源广泛.它是自然界罕见的带正电荷纤维结构化合物，不溶于水，在酸性水溶液中产生水合作用而逐渐溶胀形成球状胶囊， pH增大时转变为线形，同时粘度增大，可溶于浓盐酸，硫酸，硝酸中，发生裂解，聚合度降低，如在浓盐酸中加热100摄氏度可分解为D-胺基葡糖，在浓硫酸中可产生磺酸酯化反应，得到肝素样作用物质，与浓硝酸则产生硝化甲壳质.在稀碱中不溶，在浓碱(>40%氢氧化钠或氢氧化钾)中加热可使分子中乙酰基脱去65%-95%.在氯仿，乙醇等不溶，可溶于浓HAC，甲酸，石酒酸等.不同原料和制备方法不同，产品理化性质(溶解度，分子量，乙酰基含量，比旋度，粘度)有一定差异.甲壳质在虾，蟹，龙虾甲壳中含量较高(约含10%-30%)，其为1000-2000个1，4连接-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡糖(C8H13NO5)N的直接聚合物，分子量100-200万，N2含量6.3%-6.7%。
问题二：什么是壳聚糖？ 壳聚糖是甲壳质经脱乙酰反应后的产品,脱乙酰基程度(D.D)决定了大分子链上胺基(NH2)含量的多少,而且D.D增加,由于胺基质子化而使壳聚糖在稀酸溶液中带电基团增多,聚电解质电荷密度增加,其结果必将导致其结构,性质和性能上的变化,至今壳聚糖稀溶液性质方面的研究都忽略了D.D值对方程的影响.VANDUM等人曾研究了不同离子强度对壳聚糖在稀溶液中的分子尺寸和粘度的影响.结果认为离子强度不同会改变无规线团的膨胀度进而改变分子尺寸和特性粘度,通过对不同D.D壳聚糖进行MARK-HOUWINK方程常数的测定,结果表明K,A值随D.D值的变化.从而由MARK-HOUWINK方程常数K,A有规律地依赖于壳聚糖的脱乙酰度而变化,而且在相同分子量时,随着脱乙酰度的增加,壳聚糖在稀溶液中分子尺寸,特性粘度和扩张因子等增加,而特性比和空间位阻因子随着脱乙酰度的增加而减少.从而在适用范围内的任意一个壳聚糖样品通过比较简单的特性粘度测量,即可计算其平均分子量,从而可积累一些基础数据用于进一步的研究工作.由于壳聚糖和甲壳质具有高化学反应活性并且易于被一些化学试剂修饰,因此这方面的研究工作进行的较多,也取得了可喜的成果.从而通过各种方法对壳聚糖进行了性质改良.国外通过冰冻氢氧化钠-十二烷基硫酸钠系统的简单步骤制备成功了烷基-CHITIN纤维.烷基化产生了各种不同链长和体容度的烷基卤素化合物,对水或甲酸的亲合性的增加,这种亲合性的增加是由于部分分子晶体结构破坏而产生的.核磁共振的研究表明C6位置上的羟基优于C3位置被取代.同时也制备了烷基-CHITIN纤维和薄膜.这种亲合性质的改善,在以后的壳聚糖应用中有良好的价值.另外还制备出了壳聚糖多孔小珠,对重金属有螯合作用,也可以用于生物材料的固定化反应.通过碘化卤化制备了壳聚糖移植共聚物.卤化与碘化的方法主要进行壳聚糖功能集团的改造,其中碘化条件温和,并可以产生各种反应的前体.该反应易于发生在C6位值上,另外用于制备阳离子移植共聚物.其反应条件在室温和紫外光308NM处进行.对壳聚糖各种功能集团的改造还包括制备羟基壳聚糖.目前国内用甲醛和乙酸酐为交联剂,制备了以壳聚糖为母体的壳聚糖凝胶LCM-X(LCM1,LCM2).并对其性质进行研究.国内外关于壳聚糖凝胶的研究及应用报导较少.该论文对此进行了探索.制备LCM-X既不溶于水,稀酸和碱溶液,也不溶于一般的有机溶剂,但是LCM-X是具有活性基团(NH2)的凝胶,并且具有较好的机械强度和化学性质稳定性等优良性能且不需特殊处理,即带有活性基团(NH2),以及其母体几丁质资源丰富,价格低廉,是一种很有应用前景的生物多聚物.但是由于目前尚未找到适宜的分散剂,致使LCM-X未能形成颗粒化的产品,应用受限制.这一点有待于进一步研究解决.国内外对水凝胶的方面的研究很重视,开发新的水凝胶资源是主要的任务之一,水凝胶具有优良的生物相容性,抗凝血性,吸水溶胀性和良好的光学性能.在固定化酶,细胞分离,蛋白制备,缓释药物,较接触旋的制造以及人工脏器的研究中具有重要的作用.但是目前在国内外见详细的报导有关壳聚糖水凝胶性质的研究,国内仅对水凝胶的初步性质进行了探索,结果认为水凝胶以甲醇为成胶介质凝胶的吸胀性最强,交链度与壳聚糖水凝胶的RV值成反比.关于壳聚糖凝胶的研究有待于进一步开展.壳聚糖的生物相容性良好，在生物医学及制药等方面的应用极其广泛，可用作烧伤敷料及伤口愈合剂，包扎纱布用壳聚糖处理后，伤口愈合速度可提高75％。用壳聚糖制成的可吸收性手术缝线，机械强度高，可长期贮存，能用常......>>
问题三：壳聚糖有什么功能？ 壳聚糖的生物相容性良好，在生物医学及制药等方面的应用极其广泛，可用作烧伤敷料及伤口愈合剂，包扎纱布用壳聚糖处理后，伤口愈合速度可提高75％。用壳聚糖制成的可吸收性手术缝线，机械强度高，可长期贮存，能用常规方法消毒，可染色，可掺入药剂，能被组织降解吸收，免除患者拆线的痛苦。壳聚糖能抑制胃酸和溃疡，具有降解胆固醇及三甘油脂的作用。肝素是一种带有磺酸基、羧基的极有效的抗凝血剂，硫酸酯化的壳聚糖在结构上与肝素相似，这种类肝素衍生物一般具有相当甚至超过肝素活性，为提供合成廉价的抗凝血剂提供了有效的途径。此外，壳聚糖还可用于制作人工肾透析膜和隐形眼镜。由壳聚糖制备出的微胶囊，是一种生物降解型的高分子膜材料，是优良且极具发展前途的医用缓释体系
此外，壳聚糖在食品上可用作保鲜膜。将其水溶液涂于果蔬表面，可人为在果蔬表面形成一个低氧高二氧化碳的密闭环境，抑制果蔬呼吸，同时抑菌繁殖，提高果蔬光泽度，提高果树的感官品质。
问题四：壳聚糖的功效是什么？ 给你介绍一下清大卫仕壳聚糖吧，别的咱不了解，不乱说。
产品简介:
壳聚糖能妨碍脂类的消化吸收，促进胆固醇的转化，升高高密度脂蛋白和降低低密度脂蛋白，增加外围组织胆固醇向肝脏的转移，有效降低胆固醇的浓度。胰岛素的活性与人体内的PH值有关，若PH值上升0.1，则胰岛素的活性上升30%。壳聚糖能有效调节人体内酸碱平衡，提高胰岛素的活性；同时壳聚糖还能调节内分泌系统，使胰岛素分泌正常，从而起到降低血糖的作用。
产品说明:
清大卫仕壳聚糖胶囊具有免疫强化、抑制衰老、预防疾病、促进疾病痊愈、调节人体生理机能等多种功能。
一补：补充人体必需的生命要素
壳聚糖是继蛋白质、脂肪、糖、维生素、矿物质五大主要营养要素之后人体所必需的第六生命要素。
三调：调节免疫，调节PH值，调节内分泌
临床实验表明，壳聚糖能增强吞噬细胞、自然杀伤细胞(NK细胞)、细胞因子活化细胞(LAK细胞)的活性，促进白介素Ⅰ、Ⅱ的生成，增加血清溶血素的含量。调节人体酸碱平衡，将人体的非健康酸性体质调节成弱碱性健康状态。调节植物神经系统和内分泌系统，促进男、女性激素的分泌，从而增强机体活力，恢复青春，延缓衰老。 三排：排除有害胆固醇，排除重金属，排除体内毒素 神奇的“电粉”能吸附体内的毒素和有害的重金属离子随代谢排出体外。特别是对儿童铅中毒、水果蔬菜的农药污染，有防治作用。 三降：降血脂、降血糖、降血压
壳聚糖能妨碍脂类的消化吸收，促进胆固醇的转化，升高高密度脂蛋白和降低低密度脂蛋白，增加外围组织胆固醇向肝脏的转移，有效降低胆固醇的浓度。胰岛素的活性与人体内的PH值有关，若PH值上升0.1，则胰岛素的活性上升30%。壳聚糖能有效调节人体内酸碱平衡，提高胰岛素的活性；同时壳聚糖还能调节内分泌系统，使胰岛素分泌正常，从而起到降低血糖的作用。
现代医学研究认为，血压升高与人体内氯离子含量升高有关。壳聚糖被分解后基本单位能与氯离子结合并排出体外，使体内氯离子水平降低，使血管紧张素Ⅱ形成减少，体内缓激肽增加，血管扩张，起到降压作用。并且壳聚糖能减轻降血压西药的副作用，加强其它的功效，起协同作用。
三抑：抑制癌细胞防止癌症的复发 抑制癌症的转移 抑制癌毒素
无癌变的正常细胞表面电荷处于动态平衡，而癌变的非正常细胞表面带有更多的负电荷，形成细胞表面电荷失平衡，使细胞之间粘附力下降，组织遭破坏。壳聚糖是带正电荷的阳离子集团，能吸附到癌变的细胞表面，并使电荷中和，从而抑制癌细胞的生长。 壳聚糖具有和血管内皮细胞表面粘附分子附着的特性，可封锁肿瘤细胞对血管内皮细胞的粘附和移动，并抑制癌组织毛细血管内皮细胞的生成，防止癌组织向周围的扩散，从而起到抑制和防止肿瘤扩展和转移的作用。
清大卫仕壳聚糖临床功效
(一)防治心脑血管疾病 壳聚糖的治疗机理为活化血管细胞，使血管恢复弹性，并修复破损的血管壁；同时还可以有效降低血液粘度，加速血液流通。调节血脂和血压
(二)抑制癌细胞的活性，防止癌细胞扩散转移
1、全面提升人体免疫力；
2、杜绝癌细胞的养分供应；
3、减少癌细胞代谢产生的酸性废弃物；
4、减少癌细胞向周围释放各种酶。
(三)调节血糖
1、壳聚糖能促进胰岛β细胞分泌胰岛素；
2、壳聚糖能调节PH值到弱碱性，提高胰岛素利用率；
3、壳聚糖能活化肝脏机能,保证糖元储备。
(四)保肝护肝
壳聚糖，可活化肝脏机能，增强醛脱氢酶的活力。对急慢性肝炎、酒精肝均有良好效果，并且能够预防肝硬化。可促使产生肝炎病毒抗体，提高疗效......>>
问题五：壳聚糖是什么? 是一种甲壳素的加工产物，是一种常用的食品添加剂
具有一些生理活性，起到一些保健作用
问题六：壳聚糖是什么，有什么功效 壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰反应后的产物，是自然界中发现的唯一带正电荷的碱性多糖体，也是一种含有氨基的带阳离子的天然高分子动物食物纤维，具有调节人体酸碱平衡，营养、活化、修复细胞，提升人体自愈力，可以吸附并排出人体内各种病原物质。
问题七：请问壳聚糖的成份是什么？哪个牌子比较好 壳聚糖是甲壳素降解物，取自虾蟹外壳或者头足，对人体降三高和保肝护肝很有帮助，牌子呢，有好多，我服用的是蓝湾的，因为这个牌子的壳聚糖脱乙酰度高，质量也好，虽然价格不怎么低，但是效果真的很好，钱再贵也贵不过生命啊、、、、
问题八：壳聚糖有什么功效？哪个牌子好 壳聚糖是天然的高分子动物食物纤维，有很强的吸附能力，能吸附体内毒素、多余的脂肪糖分等，能够辅助调节高血脂、高血压、高血糖和痛风，壳聚糖质量标准看它的脱乙酰度，脱乙酰度越高的质量越好，福建有家企业蓝l湾科技做的壳聚糖质量不错。
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