Adv Polym Sci (2020) 285: 1–20
https://doi.org/10.1007/12_2020_62
© Springer Nature Switzerland AG 2020
Published online: 15 June 2020
Dual Crosslink Hydrogels
with Metal-Ligand Coordination Bonds:
Tunable Dynamics and Mechanics Under
Large Deformation
Jingwen Zhao, Tetsuharu Narita, and Costantino Creton
Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 Experimental Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1 Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Sample Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3 Linear Viscoelastic Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.4 Uniaxial Tensile Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3 Results and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.1 Strength of P(AAm-co-VIm)-Ni
2+ Dual Crosslink Gel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.2 Tunable Dynamics: Linear Rheology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.3 Stress Relaxation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.4 Intermediate Strain Tensile Cyclic Tests . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. 11
3.5 Uniaxial Tensile Tests to Fracture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.6 Step-Cycle Uniaxial Tensile Tests and Energy Dissipation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
J. Zhao
Laboratoire Sciences et Ingénierie de la Matière Molle, ESPCI Paris, PSL University, Sorbonne
Université, CNRS, Paris, France
T. Narita (*) and C. Creton (*)
Laboratoire Sciences et Ingénierie de la Matière Molle, ESPCI Paris, PSL University, Sorbonne
Université, CNRS, Paris, France
Global Station for Soft Matter, Global Institution for Collaborative Research and Education,
Hokkaido University, Sapporo, Japan
e-mail: tetsuharu.narita@espci.fr; Costantino.creton@espci.fr
https://doi.org/10.1007/12_2020_62
© Springer Nature Switzerland AG 2020
Published online: 15 June 2020
Dual Crosslink Hydrogels
with Metal-Ligand Coordination Bonds:
Tunable Dynamics and Mechanics Under
Large Deformation
Jingwen Zhao, Tetsuharu Narita, and Costantino Creton
Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 Experimental Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1 Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Sample Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3 Linear Viscoelastic Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.4 Uniaxial Tensile Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3 Results and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.1 Strength of P(AAm-co-VIm)-Ni
2+ Dual Crosslink Gel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.2 Tunable Dynamics: Linear Rheology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.3 Stress Relaxation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.4 Intermediate Strain Tensile Cyclic Tests . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. 11
3.5 Uniaxial Tensile Tests to Fracture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.6 Step-Cycle Uniaxial Tensile Tests and Energy Dissipation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
J. Zhao
Laboratoire Sciences et Ingénierie de la Matière Molle, ESPCI Paris, PSL University, Sorbonne
Université, CNRS, Paris, France
T. Narita (*) and C. Creton (*)
Laboratoire Sciences et Ingénierie de la Matière Molle, ESPCI Paris, PSL University, Sorbonne
Université, CNRS, Paris, France
Global Station for Soft Matter, Global Institution for Collaborative Research and Education,
Hokkaido University, Sapporo, Japan
e-mail: tetsuharu.narita@espci.fr; Costantino.creton@espci.fr