动物的关节皱纹有助于频繁弯曲并有助于关节的持续时间。受关节皱纹的形态和功能的启发，科研人员开发了一种仿生水合作用诱导的聚合物致动器，该致动器在选定区域具有构建的皱纹。具体来说， 团队采用电子书写在壳聚糖 (CS) 水凝胶上创建定义的单交联和双交联区域。共价交联网络是通过 CS 链和环氧氯丙烷之间的电写入诱导共价交联构建的。 十二烷基硫酸钠的后续处理允许在未写入区域进行静电交联，同时形成表面皱纹。由此产生的单交联和双交联水凝胶在不同离子浓度下通过 H 2 O 流入和流出静电交联域表现出自发变形行为。重要的是，皱纹结构赋予 水凝胶非凡的抗疲劳弯曲性能。通过调节表面形态和空间交联，该团队可以设计出具有迷人功能的新型仿生多糖水凝胶致动器。

示意图 1. 仿生水合诱导多糖水凝胶致动器的构造示意图 。

图 3. 具有复杂交联模式的水凝胶的力学性能。

图 4. 单交联和双交联水凝胶的离子响应性。(a) CS-SDS水凝胶的形成及其形状记忆效应的示意图。(b) CS-SDS 水凝胶在去离子水和 NaCl 溶液之间切换的溶胀比曲线。(c) 用不同溶液处理的单交联和双交联水凝胶的应力/应变曲线。

图 5 表面褶皱的形成和褶皱表面的抗疲劳性。(a) 在不同 pH 值下水凝胶表面形成的皱纹图像。（ b ， c ）CS-SDS水凝胶的褶皱表面和光滑表面的循环弯曲曲线。

图 6. 单、双交联水凝胶的交联模式与弯曲角度之间的关系。(a) 不同比例的交联模式和水凝胶的弯曲变形。(b) 弯曲角度与水凝胶交联比例的关系。

图 7. 仿生水凝胶致动器及其形状记忆效应。（a，c）具有不同交联模式的水凝胶致动器。（b，d）水凝胶致动器在去离子水和 NaCl 溶液中的形状记忆效应。

相关论文以题为 Antifatigue Hydration-Induced Polysaccharide Hydrogel Actuators Inspired by Crab Joint Wrinkles 发表在《 ACS Appl. Mater. Interfaces 》上。通讯作者是 武汉大学 施晓文教授 。

参考文献：

doi.org/10.1021/acsami.1c24430