洪伟 | 网络中的秩序与美：聚合物凝胶的构效关系探索

聚合物凝胶是一种由高分子网络和溶剂小分子组成的聚集体，因其柔性、生物亲和性、智能响应性等特性而愈来愈受到各领域的关注。由于其中的绝大部分为空间被溶剂所占，凝胶的网络结构常常被忽视，而性质也被认为与溶液一样只取决于其组分。然而，系统性的实验发现，凝胶的刚度、强度、韧性、黏附性等宏观力学性质都与制备过程以及相应的网络结构紧密关联。我们针对聚合物网络的生成与结构演化提出了二参数本假设，从其基本物理原理出发推导了凝胶性质的标度律，并在此基础上构建了聚合物凝胶的溶胀理论。该理论模型对材料力学性质以及溶胀率的预测均与实验结果完美吻合，同时还揭示了一种新的增韧机理。该模型不仅可以对凝胶的多物理响应做出更精确的预测，还在一定程度上揭示了聚合物网络结构与其成胶过程动力学的内在联系，可以为新材料的设计与调控提供参考。

聚合物凝胶是一种由高分子网络和溶剂小分子组成的聚集体，因其柔性、生物亲和性、智能响应性等特性而愈来愈受到各领域的关注。由于其中的绝大部分为空间被溶剂所占，凝胶的网络结构常常被忽视，而性质也被认为与溶液一样只取决于其组分。然而，系统性的实验发现，凝胶的刚度、强度、韧性、黏附性等宏观力学性质都与制备过程以及相应的网络结构紧密关联。我们针对聚合物网络的生成与结构演化提出了二参数本假设，从其基本物理原理出发推导了凝胶性质的标度律，并在此基础上构建了聚合物凝胶的溶胀理论。该理论模型对材料力学性质以及溶胀率的预测均与实验结果完美吻合，同时还揭示了一种新的增韧机理。该模型不仅可以对凝胶的多物理响应做出更精确的预测，还在一定程度上揭示了聚合物网络结构与其成胶过程动力学的内在联系，可以为新材料的设计与调控提供参考。