近日，华南理工大学严笑云教授团队在水凝胶制备领域取得突破，提出了一种基于粘弹性相分离原理的创新策略，为制备富水透气的水凝胶提供了技术基础。相关研究成果发表于《自然》。
在生物医学工程领域，水凝胶应用广泛，但面临着一个根本性挑战，其内部以水为主的极性环境，导致氧气、二氧化碳等非极性气体的溶解度和扩散系数较低，气体交换效率天然受限。为提升水凝胶透气性，引入宏观/介观空气通道或采用具有分子级自由体积的材料等方法，都受制于通道易塌陷或积水、结构不稳定，以及透气性与高含水量之间的内在矛盾，难以兼顾高效的气体交换与维持湿润的生物环境。
为攻克这一难题，研究团队受人体肺部结构启发，提出了一种基于粘弹性相分离原理的创新策略。该策略成功地在高含水量的水凝胶内部构建了由疏水二氧化硅气凝胶颗粒组成的、稳定且相互连通的“富气网络”，从而实现了创纪录的氧气渗透性，将氧气渗透性提高至原始水凝胶的十倍，超越了目前最先进的硅水凝胶。
该技术不但制备工艺简单、适配多种水凝胶材料，而且在长达10天的连续皮肤佩戴测试中，展现出防止汗液积聚和维护皮肤健康的能力，为水凝胶在生物医学领域的应用奠定基础。