由于外部溶液条件的影响，含有固定离子的聚电解质凝胶表现出溶胀行为。这种行为通常采用使用考虑Donnan平衡的Flory-Rehner模型来解释。然而，该模型假定固定离子为均匀分布，因此，对于非均匀分布的情况的适用性尚不清楚。

近日，日本东京大学Takuya Katashima，Takamasa Sakai报道了利用AB型交联反应，成功地设计并制备了具有中性/高电荷交替序列的Tetra-PAA-PEG凝胶。测定了凝胶的UV−vis光谱和力学性能，推测了凝胶的网络结构。然后，研究了不同pH值和离子强度下的溶胀行为。

文章要点

1）研究发现，UV-vis测量表明端基的反应转化率（p）为〜70％。通过与Tetra-PEG凝胶相同的模型很好地再现了弹性模量，该模型具有规则的网络结构。这一事实表明，Tetra-PAA-PEG凝胶还具有相似的规则网络结构，具有均匀分布的交联点和几乎相同的链长。

2）具有Donnan平衡的Flory-Rehner模型仅能在pH低于 5.6时预测溶胀率。相邻的两个固定离子之间的距离大于Bjerrum长度（l_B）。对于pH大于5.6的溶胀行为，固定离子的位置比l_B更近，可以通过另外考虑聚丙烯酸单元中的反离子缩合来解释。

这些发现表明，在网络链长度范围内的离子相互作用可以确定抗衡离子的缩合，因此，准确估算相邻固定离子之间的距离对于预测聚电解质凝胶的溶胀行为至关重要。

Jian Tang, et al, Swelling Behaviors of Hydrogels with Alternating Neutral/Highly Charged Sequences, Macromolecules, 2020

DOI：10.1021/acs.macromol.0c01221

https://dx.doi.org/10.1021/acs.macromol.0c01221