化学化工学院博士在水凝胶领域方面取得重要进展-德州学院

化学化工学院博士在水凝胶领域方面取得重要进展

发布时间：2026-09-15

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近日，化学化工学院曹红岩博士在碱触发水凝胶聚合与交联动力学匹配研究方面取得重要进展，相关研究成果以“Alkali-triggered kinetic matching of polymerization and crosslinking enables hydrogels with programmable mechanics, flexible sensing, and dynamic information encryption”为题发表在国际知名期刊 Chemical Engineering Journal（中国科学院一区，TOP期刊，IF：13.3）。

水凝胶因柔性可拉伸、性能可调、环境适应性强等特点，在柔性电子、智能传感等领域应用前景广阔。然而，传统自由基聚合水凝胶中链增长与交联网络构建之间存在动力学不匹配问题，导致网络本征非均质性显著、力学性能差、长期稳定性不足，成为制约其智能化应用的核心瓶颈。针对这一难题，曹红岩博士提出了一种NaOH介导的一锅法室温策略，通过NaOH与酸性单体之间的中和反应，同步触发自由基聚合与动态离子交联的原位生成，实现了链增长与交联过程的动力学匹配，从反应源头抑制了网络本征非均质性的产生。

该研究通过红外热成像、电子自旋共振波谱、凝胶渗透色谱、低场核磁共振、扫描电镜等多尺度表征手段，系统揭示了NaOH用量对聚合动力学、分子量分布、交联密度及网络拓扑结构的调控规律。研究发现，仅通过调控NaOH用量这一单一变量，即可实现水凝胶力学性能从高强度高韧性（断裂应力117 kPa）到超拉伸（断裂应变>3000%）的宽范围可编程切换，同时赋予材料优异的离子电导率（4 S/m）、抗冻性能、自粘附性及室温自愈合能力。基于该水凝胶构建的柔性应变传感器可实时监测人体关节运动与生理信号，并利用不同碱含量水凝胶的pH差异与网络结构差异，构建了时空可编程的动态信息加密体系，为高安全性防伪与安全通信提供了新材料方案。

德州学院为成果第一完成单位，曹红岩博士为论文第一作者和通讯作者，顾相伶教授为通讯作者，葛亚清、杨雪婷、王晓丽博士等为共同作者。该研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、德州学院学科（平台）建设经费等资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.179166

（作者：化学化工学院马恩广供稿审核人：王新芳）