青岛科技大学史新妍教授：3D打印功能材料：从水凝胶到工程塑料的机械性能极端调控

聚氯乙烯醇（PVA）作为功能材料重要组分，因氢键作用和高结晶性具优良机械性能。虽通过双网络、纳米复合等方法提升了PVA水凝胶机械性能，但在实现从水凝胶到工程塑料的极端机械性能调控，以及集成形状记忆、粘附、自由设计3D打印性等多元功能方面仍存挑战。来自青岛科技大学史新妍教授与中国科学院兰州化学物理研究所王晓龙教授等团队合作，受Discinisca tenuis贝壳脆韧转变启发，开发出可3D打印的PVA/丙烯酰胺材料，通过简单控制水合与脱水过程，实现机械性能跨数个数量级的原位连续调变，相关工作以“3D printing functional materials with extreme regulation of mechanical performances from hydrogel to engineering plastic”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上。

研究要点
1. 材料设计与制备：受贝壳启发，开发3D打印PVA/AAm材料，通过水合/脱水调控氢键实现性能转变。
2. 机械性能调控：拉伸强度0.02-104.58 MPa，模量0.002-592 MPa，跨量级可逆调节且循环稳定。
3. 多功能特性：具双可逆形状记忆、粘附、导电性能，可用于柔性传感器及3D打印复杂结构。
4. 应用创新：集成柔性传感与刚性固定于智能系统，解决关节脱位修复中灵敏度与刚性矛盾。
5. 研究意义：为机械性能极端调控功能材料提供策略，推动医疗工程、智能传感器等领域应用。

文章来源：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.162310