尽管神话和小说中记载了完全由无机物构成的生物，但在现实中很难将无机物变成栩栩如生的材料，因为它们通常不具备构建生物体所需的特性。 近日，科研人员报告了第一个响应 pH 和温度变化的仿生水凝胶，该水凝胶仅包含氧化石墨烯和水。由于 pH 和/或热诱导的内部微结构和有序拓扑重构，水凝胶能够突然和可逆地改变其机械和摩擦学性能，分别超过 10 倍和 5 倍。这种行为与肌肉和海参等一些自然生物非常相似。该水凝胶还在 pH 2 和室温下显示出低摩擦系数，表明它是一种有效的智能润滑剂，不含任何易燃和有毒的有机基础油和添加剂。

(A-D) GOG 在 pH 值分别为 2、5、8 和 10 时的低温扫描电子显微镜 (cryo-SEM) 图像。(E-H) 中的图像显示了放大的结构，如紫色矩形框所示。GOG在不同pH下的小角X射线散射（SAXS，I-L）和傅里叶变换红外（FT-IR，M-P）光谱。

图 2. 当 pH 值在 2 到 10 之间变化时，GOG 的内部自组装微结构、纳米片排列和颗粒间结合的变化示意图。

(A-D) 在 1% 剪切应变和 0.1-10 Hz 扫描频率下，在不同 pH 值下对 GOG 进行的流变测试。（E-H）在 30 N 和 20 Hz 下对 ZrO2/钢摩擦对上不同 pH 值的 GOG 的摩擦学测量。

相关论文以题为Dual-Driven Mechanically and Tribologically Adaptive Hydrogels Solely Constituted of Graphene Oxide and Water发表在《Nano Letters》上。通讯作者是中科院兰州化物所徐路研究员，山东大学郝京诚教授。

参考文献：doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01489

信息来源：公众号【水凝胶】

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。

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