二重ネットワーク効果を示すために、光レスポンシブポリマーからの丈夫なヒドロゲル複合材料の製造

ダブルネットワーク（DN）ゲルの強化メカニズムに触発され、サンドイッチ構造を備えた丈夫なヒドロゲル複合材料は、光検査ポリマーから製造されました。親水性モノマー、2-ウレドエチルメタクリレート（UM）、および光検査疎水性モノマーの共重合により（2-ニトロベンジカルボニノアミノエチルメタクリレート（NBOC））、高濃度では、柔らかく伸縮性のある物理的水素化により、高濃度と物理的な水素化されている物理水素化により、高濃度で伸縮性のある物理的水素化により、ダイナミッククロスリンカーとして機能します。紫外線照射により、物理的な架橋は化学架橋に切り替わり、柔らかい物理ヒドロゲルは剛性で伸縮性の低い化学ヒドロゲルに変換されます。物理ヒドロゲルの表面層を硬化させることにより、2つの剛性外層と柔らかい内側の層を備えたサンドイッチ構造を持つヒドロゲル複合材料を調製しました。分子レベルの連続界面と層間の一致した膨張比により、マクロスケールのヒドロゲル複合材料の高強度と靭性がDNゲル効果を伴うことが保証されます。外層は変形時に優先的に破壊し、DNゲルの最初のネットワークのような役割を果たしますが、内層は整合性を維持し、2番目のネットワークに似た役割を果たします。剛体層の破壊形態の進化は、DNゲルの内部破壊プロセスに対する有用な洞察を与えます。

Inspired by the toughening mechanism of double-network (DN) gels, tough hydrogel composites with a sandwich structure were fabricated from photoresponsive polymers. By copolymerization of hydrophilic monomers, 2-ureidoethyl methacrylate (UM), and photoresponsive hydrophobic monomers, (2-nitrobenzyloxycarbonylaminoethyl methacrylate (NBOC)) at high concentrations, physical hydrogels that are soft and highly stretchable are formed due to the hydrophobic associations of NBOC, serving as dynamic crosslinkers. By UV irradiation, the physical crosslinking switches into chemical crosslinking, and the soft physical hydrogels transform into rigid and less stretchable chemical hydrogels. By UV curing the surface layers of the physical hydrogels, we prepared hydrogel composites having a sandwiched structure with two rigid outer layers and a soft inner layer. The molecular-level continuous interfaces and matched swelling ratios between the layers ensure the macroscale hydrogel composites' high strength and toughness with a DN gel effect. The outer layers fracture preferentially at deformation, playing a role like the first network of a DN gel, while the inner layer maintains the integrity, playing a role resembling the second network. The evolution of the fracture morphology of the rigid layers gives useful insight into the internal fracture process of DN gels.