防冻材料的开发和理解对于材料设计和交付具有根本性和实际意义。然而，几乎所有的防冻材料要么是不含水的有机 /疏冰材料，要么是含有防冻添加剂的亲水性水凝胶。 最近 ， 阿克伦大学团队 提出并证明了一种通用的交联策略，用于制造具有内在、内置防冻和机械性能但没有任何防冻添加剂的 EGINA 交联双网络水凝胶家族。

图1 用于设计溶液和凝胶状态的内在聚合物防冻材料的 EGINA 交联策略。

尽管亲水性、电解质、两性离子和聚合物链的大分子在结构和组成上存在很大差异，但所得水凝胶在不同环境（包括溶液状态、凝胶状态和水凝胶/固体界面）中均实现了强大的防冻和机械性能。无论网络组成如何，EGINA 交联水凝胶的这种一般防冻性 能可能源于其高度亲水和紧密交联的 DN 结构，用于诱导强水网络结合，以防止水凝胶网络中的自由水形成冰晶。EGINA 交联的水凝胶还可以作为制造具有高透光率的智能窗和在零下温度下具有优异电化学稳定性的超级电容器的关键组件。这项工作提供了一个简单的蓝图防冻设计概念和一系列防冻水凝胶，以更好地理解防冻材料的复合-结构-性能关系以及湿软材料中承压水的基本原理。

图2 EGINA 交联 DN 水凝胶的防冻性能。

图3 通过二级网络探索和优化 EGINA 交联的防冻水凝胶。

图4 防冻水凝胶在不同设备中的应用。

相关论文以题为 A General Crosslinker Strategy to Realize Intrinsic Frozen Resistance of Hydrogels 发表在《 A dvanced Materials 》上。 通讯作者 是 阿克伦大学 郑洁教授 。

参考文献：

doi.org/10.1002/adma.202104006