研究人員開發出適用於3D列印的導電自愈水凝膠

治癒的能力曾經被認為只能歸功於生命， 但由於技術的發展， 這一情況有了一定的改變。 目前， 關於自修材料的研究已經做了大量的工作， 目標是將其應用於電子、醫療器械等領域。 然而， 儘管對這些應用程式的研究已經開始， 但仍有很多工作要做。 當將自我修復材料帶入如機器人、人造皮膚等現實世界的應用中時， 需要培養其他性能， 如電導率等。

迄今為止， 大多數自愈材料被設計為對外部刺激進行修復， 如鐳射、溫度和電力等。 這些非自主的自我修復系統與生物組織不同， 因為它們在治癒之前仍然需要某種形式的干預，

目標是創建能夠自己解決問題的材料。 為此， 電導率是關鍵性質。 目前， 研究人員已經創建了自主導電自愈材料， 但由於缺乏拉伸性、壓力敏感性、體積導電性或整體機械性能等特性， 它們在實際應用中表現不佳。

馬尼托巴大學的研究小組由機械工程、生物化學和醫學遺傳學助理教授Malcolm Xing領導，

其提出了一種設計自愈材料的新方法， 可以使其具備機械穩定、導電、癒合的性能。 該研究發表在題為“Skin-Inspired Multicunctional Autonom-Intelductive Conductive Self-Healing Hydrogels with Pressure Sensitivity， Stretchability and 3D Printability”的論文中。 研究人員解釋說：“該方法涉及物理和化學交聯的組合。 水凝膠的自主內在自愈是通過聚（丙烯酸）和三價鐵離子的羧基之間的動態離子相互作用來實現的。 共價交聯用於支援水凝膠的機械結構。 在化學和物理交聯網路與聚吡咯網路的導電納米結構之間建立平衡， 從而製作出雙網路水凝膠， 其具有導電率、機械和電自愈性（在2分鐘內100％機械恢復）、超伸縮性（1500％）和壓力敏感性。

兩個步驟即可製備水凝膠。 聚吡咯（PPY）與雙鍵裝飾的殼聚糖（DCh）連接，

形成PPy接枝的殼聚糖（DCh-PPy）。 丙烯酸（AA）單體在DCh-PPy中使用鐵離子聚合， 產生雙網路水凝膠。 材料的自主自愈性質通過AA和DCh-PPy之間的可逆離子相互作用產生。

如本文摘要所述， 該材料能夠在兩分鐘內完全自身修復， 並且還可在30秒內恢復其電性能的90％， 而無需外部刺激。 根據研究人員的說法， 這種自主自愈能力以及剪切稀化行為使得水凝膠成為3D列印的理想材料， 潛在應用包括軟機器人、仿生假體和健康監測系統。

研究人員補充說：“CSH水凝膠的實際潛力進一步體現在人體運動檢測及其3D列印性能方面。 ”

據悉， 本文作者包括Mohammad Ali Darabi、Ali Khosrozadeh、Rene Mbeleck、Yuyu Liu， Qiang Chang、Junzi Jiang、Jun Cai、Quan Wang、Gaoxing Luo和Malcolm Xing。

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