自然界存在著許多奇異的自組裝材料，“師法自然”以自組裝為手段構(gòu)筑先進的高性能結(jié)構(gòu)多功能材料是當(dāng)今研究熱點之一。通過模擬自然界的自組裝過程，對于理解自然及推進材料的功能性和結(jié)構(gòu)性的協(xié)同發(fā)生及演化具有深刻的意義。當(dāng)前，自組裝的研究主要集中于分子層面的組裝，宏觀自組裝鮮有報道，特別是自然界自組裝及人工自組裝技術(shù)效率低，成為阻礙其發(fā)展的瓶頸，如何提高自組裝效率也是當(dāng)今國際極具挑戰(zhàn)性的課題之一。
近日，南京工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院及材料化學(xué)工程重點實驗室陳蘇教授、博士后李晴等在國家自然科學(xué)基金重點項目（21736006）和國家重點研發(fā)計劃(2016YFB0401700)、江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程、材料化學(xué)工程國家重點實驗室基金的支持下，以微流控技術(shù)為手段，設(shè)計開發(fā)了自愈合力驅(qū)動的宏觀自組裝方法。該成果刊登在《先進材料》（影響因子21.95）期刊（Advanced Materials, "Versatile Hydrogel Ensembles with Macroscopic Multi-Dimensions"，DOI: 10.1002/ adma.201803475）上。
從小到大宏觀組裝示意圖
研究者巧妙地利用自愈合高分子水凝膠微珠作為組裝單元，在微流體限域通道內(nèi)實現(xiàn)了超分子水凝膠微珠的連續(xù)化定向組裝，通過不同類型通道的設(shè)計，如單通道、Y型通道、平行通道、立體三角形通道，亦可實現(xiàn)特定形貌組裝體的可控組裝。基于組裝基元之間固有的氫鍵和超分子作用力，可在幾分鐘內(nèi)完成組裝，實現(xiàn)從微米結(jié)構(gòu)單元組裝成為宏觀大材料，大大提高了組裝效率，所制備的水凝膠材料具有很好的生物相容性，是很好的人體組織材料。同時，為多維度材料的設(shè)計和快速構(gòu)筑新型功能材料提供了一種新方法。該研究獲得審稿人高度評價：“This work is interesting, especially, authors have realized controllable assembly to fabricate a series of macroscopic linear, planar and 3D beaded assemblies in microfluidic channels. Such method can be also extended from microscopic to macroscopic self-assembly, which is highly significate in materials science.”。
這項研究成果提升了對在限域空間中自組裝宏觀材料的認知水平，也拓展與豐富了多維度功能材料的制備手段。該突破性研究進展標(biāo)志著南京工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)工程國家重點實驗室在微流控領(lǐng)域的研究邁上了一個新高度。
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