高性能水凝胶材料与器件

发展软驱动器、软机器人等软体机器具有重大科学意义与应用价值。高分子水凝胶因其独特的智能响应性、与生物组织的相似性，成为构筑软体机器的理想材料。本次报告将介绍我们在高性能水凝胶制备及结构-性能关系、变形驱动功能调控等方面的研究进展。通过分子设计在网络中形成稠密缔合结构创制玻璃态水凝胶，采用动态流变与黏弹力学分析相结合的手段，阐明水凝胶玻璃态这一反常现象的分子机制。继而，基于屈曲变形双稳态特征，通过凝胶结构设计、溶胀动力学调控，实现了多稳态变形并拓展了构型控制方法。在突破力学性能、驱动功能的基础上，从材料向凝胶器件拓展，制备出高性能水凝胶驱动器及多模态水凝胶机器人，发现了变形与摩擦动态协同的新机制。