宁波材料所陈涛/乐晓霞团队 Angew：水凝胶中聚合物链缠结的可视化与光编程

本文介绍了一种基于层状结构色水凝胶与光响应二硫键交换的双网络体系，用于实现聚合物链缠结的可视化与光编程。背景方面，聚合物链缠结是影响水凝胶力学性能的关键拓扑约束，但传统方法难以对其进行空间分辨和直接观察。研究目的旨在开发一种将微观链缠结转化为可读结构色信号，并实现图案化调控的策略。为此，研究人员设计了p(DGI-AAm)/pAAc双网络水凝胶，其中pDGI层状结构产生结构色，BISS中的二硫键在紫外光下动态交换。通过“脱水–锁定–再溶胀”流程，脱水诱导链致密化，紫外光固定缠结，再溶胀后结构色蓝移，反映缠结程度。结果表明，链缠结锁定增强了水凝胶的杨氏模量、韧性和能量耗散能力，并实现了从红色到蓝色的颜色变化。此外，利用光掩模进行空间编程，不同区域产生差异化溶胀，驱动pH响应的三维形变。该工作建立了微观拓扑、光学读取、力学增强和形状编程之间的联系，为智能软材料的设计提供了新思路。