Brush polymers have emerged as components of novel materials that show huge potential in multiple disciplines and applications, including self-assembling photonic crystals, drug delivery vectors, biomimetic lubricants, and ultrasoft elastomers. However, an understanding of how this unique topology can affect the properties of highly solvated materials like hydrogels remain under investigated. Here, it is investigated how the high functionality and large overall size of brush polymers enhances the gelation kinetics of low polymer weight percent gels, enabling 100-fold faster gelation rates and 15-fold higher stiffness values than gels crosslinked by traditional star polymers of the same composition and polymer chain length. This work demonstrates that brush polymer topology provides a useful means to control gelation kinetics without the need to manipulate polymer composition or crosslinking chemistry. The unique architecture of brush polymers also results in restrained or even nonswelling behavior at different temperatures, regardless of the polymer concentration. Brush polymers therefore are an interesting tool for examining how high-functionality polymer building blocks can affect structure–property relationships and chemical kinetics in hydrogel materials, and also provide a useful rapidly-setting hydrogel platform with tunable properties and great potential for multiple material applications.

中文翻译：

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刷状聚合物快速凝固不溶胀水凝胶的设计与合成

刷状聚合物已成为新型材料的组成部分，在多个学科和应用中显示出巨大的潜力，包括自组装光子晶体、药物输送载体、仿生润滑剂和超软弹性体。然而，对这种独特的拓扑结构如何影响水凝胶等高度溶剂化材料的性质的理解仍有待研究。在这里，研究了刷状聚合物的高功能性和大整体尺寸如何增强低聚合物重量百分比凝胶的凝胶化动力学，使凝胶化速度比传统星形聚合物交联的凝胶快 100 倍，刚度值高 15 倍。相同的组成和聚合物链长。这项工作表明，刷状聚合物拓扑结构提供了一种有用的方法来控制凝胶动力学，而无需操纵聚合物组成或交联化学。无论聚合物浓度如何，刷状聚合物的独特结构还可以在不同温度下产生抑制甚至不溶胀的行为。因此，刷状聚合物是一种有趣的工具，用于研究高功能聚合物构建块如何影响水凝胶材料的结构-性能关系和化学动力学，并且还提供了一个有用的快速固化水凝胶平台，具有可调性能和多种材料应用的巨大潜力。无论聚合物浓度如何，刷状聚合物的独特结构还可以在不同温度下产生抑制甚至不溶胀的行为。因此，刷状聚合物是一种有趣的工具，用于研究高功能聚合物构建块如何影响水凝胶材料的结构-性能关系和化学动力学，并且还提供了一个有用的快速固化水凝胶平台，具有可调性能和多种材料应用的巨大潜力。无论聚合物浓度如何，刷状聚合物的独特结构还可以在不同温度下产生抑制甚至不溶胀的行为。因此，刷状聚合物是一种有趣的工具，用于研究高功能聚合物构建块如何影响水凝胶材料的结构-性能关系和化学动力学，并且还提供了一个有用的快速固化水凝胶平台，具有可调性能和多种材料应用的巨大潜力。