离子触发的可重构水凝胶通过网络拓扑结构的调整，增强了机械性能和膨胀特性（这些性能的提升得益于盐的作用）

摘要

水凝胶在高盐度条件下通常会性能下降，因为静电屏蔽作用以及聚合物与溶剂亲和力的降低会抑制其膨胀并削弱其承载网络的连通性。在这里，我们报道了一种双网络水凝胶，该水凝胶在盐水中膨胀时反而会增强性能。与在水中的行为相比，这种水凝胶在接触盐分后会发生离子触发的拓扑重构：链内的两性离子对会打开并重新形成网络间的SBVI⁺-AMPS⁻桥接结构，从而在较低的聚合物浓度下提高有效桥接密度。在200 g/L NaCl溶液中，该水凝胶的拉伸强度提高了1.63倍，膨胀率提高了1.21倍。SAXS和XPS实验证实了盐分诱导的结构均质化及电荷重新分布。密度泛函理论计算表明，在盐环境中SBVI和AMPS之间的离子结合得到了增强。自由能分析显示，环状结构的减少和连通性的增加有助于通过离子间的相互作用来补偿弹性膨胀带来的不利影响。核心填充实验表明，该水凝胶在高盐度多孔岩石中的注入性能非常稳定。这一机制为设计适应盐分环境的水凝胶提供了理论依据。