昆士兰科技大学许景三课题组ACS AMI：1分钟合成超分子水凝胶

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利用氨水对一种超分子纤维生长过程的促进作用，在1分钟内使反应体系凝胶化，并由此得到一种超轻且具有弹性超分子气凝胶材料。

背景介绍

合成超分子凝胶常见的方法是溶胶/溶液-凝胶法：热力学较稳定的溶胶/溶液在经过一定刺激（加入引发剂，降温等）后会逐渐凝胶化。由于凝胶化的过程可持续几小时到几天，因此不稳定的大颗粒悬浮物通常需要先被过滤清理干净以得到均匀的凝胶体。从不稳定的悬浮液直接制备凝胶的体系鲜有报道。

研究出发点

作者开发出一个从三聚氰胺-三聚氰酸（CAM）超分子颗粒的悬浮液快速（1分钟内）得到水凝胶的超分子体系。经过简单的冷冻干燥，得到一个超轻（仅为空气密度的4倍）且有弹性的超分子气凝胶材料。研究还发现，该凝胶化体系对反应过程中外在物质相对不敏感，因此可以通过加入其他物质到对水凝胶/气凝胶进行功能化改性。

图文解析

材料合成与表征

反应机理

气凝胶的功能化

总结与展望

作者开发了一种新的凝胶化体系：从不稳定的悬浮液中直接制备稳定的水凝胶。利用氨水的促进作用，将CAM和Ag⁺反应生成CAM-Ag纤维的过程缩短到1分钟内，从而使反应体系凝胶化。该工作为水凝胶/气凝胶材料的制备提供新的方法和思路。

作者介绍

 

许景三，昆士兰科技学大学物理与化学系副教授。2013年于中科院上海硅酸盐研究所取得博士学位，2013到2016年在德国马普胶体与界面研究所工作，后就职于昆士兰科技学大学。主要研究领域为胶体与界面，太阳能燃料转化，超分子化学等。

参考文献

[1] Meng, P.; Brock, A.; Xu, Y.; Han, C.; Chen, S.; Yan, C.; McMurtrie, J.; Xu, J., Crystal Transformation from the Incorporation of Coordinate Bonds into a Hydrogen-Bonded Network Yields Robust Free-Standing Supramolecular Membranes. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142 (1), 479-486.

[2] Meng, P.; Xu, Y.; Yan, C.; Xu, J., One-Minute Synthesis of a Supramolecular Hydrogel from Suspension-Gel Transition and the Derived Crystalline, Elastic and Photoactive Aerogels. ACS Applied Materials & Interface 2020. https://doi.org/10.1021/acsami.0c16009

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