预测水凝胶中湿度诱导溶胀与刚度的标度律

从意面到生物组织再到隐形眼镜，凝胶及类凝胶材料在吸水溶胀时天然地变软。在干燥、低相对湿度的环境中，这些材料随失水收缩而变硬。本文利用半稀聚合物理论建立了水凝胶弹性模量与溶胀之间的简单幂律关系。基于此关系，我们可预测任意相对湿度下的水凝胶刚度或溶胀。我们对三种不同聚合物网格家族在不同交联密度和相对湿度下的水凝胶性质的紧密预测，证明了我们理解的有效性与普适性。这种预测能力使得在变化湿度环境下的水凝胶应用中有更快速的材料发现与选择。