水凝胶纤维在生物体内宽泛存在，，如肌肉、神经和结缔组织等，，这些组织拥有运输物质和传递能量的职能，，对维持性命活动至关重要。。。因而，，开发拥有类似生物职能的水凝胶纤维对于生物医学应器拥有重要意思。。。同时，，水凝胶纤维的高含水量和多孔结构使其在能源存储（如超等电容器、电池）和环境治理（如水处置、传染物吸附）方面也拥有怪异的优势。。。只管已有大量钻研致力于水凝胶纤维的开发，，但若何设计和合成拥有特定结构和职能的水凝胶纤维依然是一个挑战。。。这蕴含选择相宜的原资料、节制纤维的微观结构（如交联网络、孔隙结构）以及实现宏观结构的多样化（如空心结构、核壳结构等）。。。此外，，水凝胶纤维的机能（如机械强度、电导率、光学机能等）必要进一步优化，，以满足分歧利用场景的需要。。。例如，，提高水凝胶纤维的机械强度和韧性，，使其可能更好地仿照生物组织的力学机能。。。目前大无数水凝胶纤维的制备步骤难以实现大规模陆续出产，，这限度了其在现实利用中的推广。。。因而，，开发高效、陆续的制备技术是实现水凝胶纤维工业化利用的关键。。。

东华大学朱美芳院士、侯恺团队通过系统回首水凝胶纤维的钻研进展，，为将来的钻研提供领导，，推动水凝胶纤维在多个领域的利用和发展。。。有关内容以“A Review of Hydrogel Fiber: Design, Synthesis, Applications, and Futures”为题颁发在《Chemical Reviews》上。。。

水凝胶纤维的界说与个性

水凝胶纤维是一种结合了水凝胶资料的柔软性、湿润性、生物相容性和环境响应性，，以及纤维资料的高长径比、各向异性和柔韧性的资料。。。这种资料因其怪异的结构和职能个性，，在生物医学、能源、环境科学等领域拥有宽泛的利用潜力。。。

图1 水凝胶纤维在从前几十年的发展过程

水凝胶纤维的资料组成

作者具体味商了水凝胶纤维的常见资料，，蕴含天然聚合物（如海藻酸钠、壳聚糖、纤维素等）、合成聚合物（如聚乙烯醇、聚N-异丙基丙烯酰胺等）、单体/寡聚物以及纳米颗粒。。。这些资料的选择对水凝胶纤维的机能和职能有重要影响。。。

图2 水凝胶纤维制备中常见资料的选择准则

水凝胶纤维的结构设计

作者强调了水凝胶纤维的结构设计对其机能和职能的重要性。。。结构设计蕴含微观结构（如交联网络、孔隙结构）、介观结构（如多网络结构、取向结构）和宏观结构（如空心结构、核壳结构等）。。。

图3 水凝胶纤维的结构设计准则

水凝胶纤维的制备技术

作者会商了水凝胶纤维的多种制备技术，，蕴含湿法纺丝、微流体纺丝、动态聚合纺丝、3D打印等。。。这些技术各有优弊端，，合用于分歧的利用场景。。。

图4 基于纤维形成过程中凝胶化过程的水凝胶纤维制备战术

水凝胶纤维的利用

作者具体味商了水凝胶纤维在多个领域的利用，，蕴含生物医学（如组织工程、药物递送）、能源（如超等电容器、电池）、环境（如水处置、传染物吸附）等。。。这些利用展示了水凝胶纤维的多职能性和宽泛的利用远景。。。

图5 基于响应性的水凝胶纤维在传感和驱动方面的利用

水凝胶纤维的将来发展方向

作者指出，，只管水凝胶纤维在资料设计、结构设计和职能构建方面获得了显著进展，，但仍面对一些挑战。。。将来的钻研将越发正视水凝胶纤维的多职能集成、生物相容性与可降解性、智能化与动态响应等方向。。。这些钻研方向将推动水凝胶纤维在更多领域的利用和发展。。。

图6 水凝胶纤维在组织工程中的利用

起源：高分子科学前沿