基于水凝膠的器件被用作柔性電子器件，生物傳感器，軟機器人和人機界面。其高拉伸性，低滯后性和抗疲勞斷裂在這些應用中重要，但是在同一水凝膠中很少能同時滿足。設計了以串聯重復蛋白作為交聯劑和無規卷曲聚合物作為滲濾網絡的水凝膠（圖1 所示）。這樣的設計使得多蛋白交聯劑承受在斷裂承受區域內的力并展開以裂紋擴展。

圖1. 抗疲勞斷裂水凝膠的設計原則；(a) PAA-G8水凝膠的制備示意圖;

(b) 拉伸臨界裂紋擴展點前后的PAA，PEG-G8和PAA-G8水凝膠的網絡結構示意圖

表明水凝膠的宏觀變形主要是由于滲濾的非結構化聚合物的伸展而不是多蛋白交聯劑的伸展，因為交聯劑被機械地繞開了。而當非結構化鏈被大大收緊的時候，力才會傳遞到多蛋白交聯劑上。即使在應變很大的時候，多蛋白交聯劑的伸展也很小。這樣可以結構域在拉伸過程中展開，并允許它們在高應變下保持疊狀態。因此，水凝膠在拉伸時顯示出低滯后性。這些疊的結構域仍可以在應力集中的裂紋區域展開，以地裂紋擴展，從而使水凝膠具有較高的抗疲勞性。

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小編：wyf  2020.10.29