In den letzten Jahren zeigten poröse Hydrogele aufgrund ihrer hochgradig einstellbaren porösen Struktur, großen spezifischen Oberfläche, niedrigen Dichte und Verformbarkeit breite Anwendungsperspektiven in den Bereichen Wirkstofffreisetzung, Gewebeengineering, flexible Sensoren usw. Aufgrund der hohen Porosität und des hohen Wassergehalts weisen poröse Hydrogele jedoch oft unzureichende mechanische Eigenschaften auf. Zur Bewältigung dieser Herausforderung schlägt diese Studie eine Strategie vor, die auf dem Salzausscheidungseffekt und der synergistischen Wirkung multipler Vernetzungen basiert, um poröse Hydrogele mit hoher Festigkeit und Zähigkeit herzustellen. Das durch die in-situ Redoxreaktion zwischen galliumbasiertem Flüssigmetall (LM) und dem wässrigen Medium erzeugte Wasserstoffantriebssystem ermöglicht eine schnelle Schaumbildung und Porenstruktur, kombiniert mit der durch den Salzausscheidungseffekt induzierten hydrophoben Assoziation. Unter multiplen physikalisch-chemischen Vernetzungen wie dynamischen Boratbindungen, Metallionenkoordination und Wasserstoffbrücken wurde ein LMCNF-poröses Hydrogel mit hoher Festigkeit, hoher Zähigkeit und hoher Leitfähigkeit hergestellt. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass unter optimalen Herstellungsbedingungen mit einem LM-Gehalt von 7,5 Gew.-%, einem Polyvinylalkohol-(PVA)-Gehalt von 16 Gew.-% und einer Natriumcitratlösungs-Konzentration von 20 Gew.-% die Zugfestigkeit des porösen LMCNF-Hydrogels 1009,47 kPa, die Zähigkeit 1520,6 kJ/m³, die Bruchdehnung 266,06 % und die Leitfähigkeit 8,39 mS/cm erreichten. Darüber hinaus zeigt das Hydrogel während der Kompression eine empfindliche, stabile und reversible Widerstandsreaktion mit einem hohen Dehnungsfaktor (GF bis zu 1,68) und einem breiten Arbeitsbereich sowie exzellente zyklische Kompressionsstabilität und Ermüdungsresistenz. Selbst nach 100 Zyklen bei 70 % Kompressionsdehnung kann es seine ursprüngliche Form wiederherstellen, was seinen potenziellen Anwendungswert in flexiblen elektronischen Geräten, intelligenten Sensoren und Gesundheitsüberwachung verdeutlicht.

Flüssigmetall; hohe Festigkeit; poröses Hydrogel; Salzausscheidung; Leitfähigkeit