与经典水凝胶相比，膨胀双网络 (DN) 是硬度、韧性和强度都有很大提高的水凝胶。有机-无机 DN 水凝胶达到了最高的刚度，到目前为止，其拉伸强度相当低，约为1 MPa。据推测，这是由于无机相和有机相之间的可逆键形成不足。因此，多特蒙德工业大学以磷酸钙基DN水凝胶为例，研究了在这两相之间形成可逆键的官能团的影响。通过N , N- 二甲基丙烯酰胺单体(DMA)与丙烯酰胺（AAM）和共聚引入官能团丙烯酸酯基，分别形成含碱性磷酸酶的水凝胶。在酶诱导矿化后，发现只有丙烯酸 (AA) 导致形成的超硬 DN 水凝胶的强度提高。具有不同应变速率的应力-应变曲线表明，在所有情况下，约 300 MPa 的杨氏模量都是恒定的，而拉伸强度从 5% min–1 时的7 MPa 增加到750% min–1 时的17 MPa 。这些光学透明的 DN 水凝胶是现有水凝胶中最坚硬和最强的，其断裂韧性高达 2000 J m–2，这也通过在水凝胶中引入 AA 得到改善。
图 1. 用于将不同官能团引入水凝胶的单体（左）。在缓冲底物溶液（右）中具有以下钙化（c）的水凝胶合成（a，b）的示意图。
图2.溶胀比（S）和矿化的程度（左图）和杨氏模量（黑），拉伸强度（红色），和断裂能（蓝色）。
图 7. 该方案说明了矿化DNH (a) 的离子键 (b) 的变形诱导断裂及其各自的重整 (c-e)。
相关论文以题为Improving the Strength of Ultrastiff Organic–Inorganic Double-Network Hydrogels发表在《Chem. Mater.》上。通讯作者是多特蒙德工业大学Joerg C. Tiller。
参考文献：
doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c02525