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Physical entanglement hydrogels: ultrahigh water content but good toughness and stretchability
Polymer Chemistry ( IF 4.1 ) Pub Date : 2020/03/06 , DOI: 10.1039/d0py00294a Fatih Puza 1, 2, 3 , Yijun Zheng 1, 2, 3, 4, 5 , Lu Han 1, 2, 3, 6, 7 , Lulu Xue 1, 2, 3 , Jiaxi Cui 1, 2, 3, 6, 7
Polymer Chemistry ( IF 4.1 ) Pub Date : 2020/03/06 , DOI: 10.1039/d0py00294a Fatih Puza 1, 2, 3 , Yijun Zheng 1, 2, 3, 4, 5 , Lu Han 1, 2, 3, 6, 7 , Lulu Xue 1, 2, 3 , Jiaxi Cui 1, 2, 3, 6, 7
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Physical entanglement of polymer chains is an interaction that is believed to be too weak to build polymer networks for hydrogelation. Herein, we report a cluster strategy for preparing a class of fundamentally new hydrogels that are crosslinked by only entanglement interaction of polymer chains. The entanglement cluster is created by in situ polymerization of the monomer (acrylamide) in polyacrylamide nanogels to form long inter-connected polyacrylamide chains passing through nanogels. The as-prepared hydrogels can swell high content of water to achieve very low polymer fractions (∼1 wt%). Although they contain an ultrahigh water content and possess an ultra-soft nature (low to ∼10 Pa storage modulus), these physical entanglement hydrogels (PEH) are tough and stretchable (>6 times) due to the free-sliding dynamics of the entanglement-cluster crosslinking interaction. Moreover, this free-sliding nature allows PEH to fully recover their mechanical properties after lyophilization–rehydration treatment. Because of their novel properties, PEH should be promising for various applications.
中文翻译：
物理缠结水凝胶：超高含水量，但具有良好的韧性和可拉伸性
聚合物链的物理缠结是一种相互作用，据认为太弱而无法建立用于水凝胶化的聚合物网络。在这里，我们报告了一种群集策略，用于制备一类根本上仅通过聚合物链的缠结相互作用而交联的新型水凝胶。纠缠簇是通过原位创建的聚丙烯酰胺纳米凝胶中单体（丙烯酰胺）的聚合反应形成穿过纳米凝胶的长互连聚丙烯酰胺链。所制备的水凝胶可以溶胀高含量的水，以实现非常低的聚合物含量（约1 wt％）。尽管它们的含水量超高并且具有超软的特性（低至约10 Pa的储能模量），但这些物理缠结水凝胶（PEH）由于缠结的自由滑动动力学而坚韧且可拉伸（> 6倍）。 -簇交联相互作用。此外，这种自由滑动的性质使PEH在冻干-再水化处理后能够完全恢复其机械性能。由于其新颖的特性，PEH在各种应用中应该很有前途。
更新日期：2020-03-31
中文翻译：
物理缠结水凝胶：超高含水量，但具有良好的韧性和可拉伸性
聚合物链的物理缠结是一种相互作用，据认为太弱而无法建立用于水凝胶化的聚合物网络。在这里，我们报告了一种群集策略，用于制备一类根本上仅通过聚合物链的缠结相互作用而交联的新型水凝胶。纠缠簇是通过原位创建的聚丙烯酰胺纳米凝胶中单体（丙烯酰胺）的聚合反应形成穿过纳米凝胶的长互连聚丙烯酰胺链。所制备的水凝胶可以溶胀高含量的水，以实现非常低的聚合物含量（约1 wt％）。尽管它们的含水量超高并且具有超软的特性（低至约10 Pa的储能模量），但这些物理缠结水凝胶（PEH）由于缠结的自由滑动动力学而坚韧且可拉伸（> 6倍）。 -簇交联相互作用。此外，这种自由滑动的性质使PEH在冻干-再水化处理后能够完全恢复其机械性能。由于其新颖的特性，PEH在各种应用中应该很有前途。
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