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　　溶胀和收缩是高分子凝胶最基本的性质。研究凝胶的溶胀和收缩机理对凝胶的各种应用至关重要。此外，鉴于水凝胶和生物组织的类似性，研究凝胶的溶胀和收缩机理对理解生物体系的物质扩散也有很大帮助。凝胶的溶胀收缩平衡受热力学控制，而溶胀收缩过程是高分子网络和水分子协同扩散的结果，与动力学过程相关。因此这一过程是一个复杂的热力学和动力学耦合的过程。

　　近期，北海道大学龚剑萍（Jian Ping Gong）教授课题组发现含动态键水凝胶具有非对称溶胀和收缩行为。bobty体育不同于传统的低共溶温度或高共溶温度凝胶，含动态键水凝胶可在任意温度条件下出现非对称溶胀和收缩，并且溶胶的体积变化非常小（10%以内）。基于这一现象bobty体育，龚剑萍教授课题组提出了记忆遗忘凝胶的概念，即水凝胶能够“记住”信息，这些信息随着时间的流逝而逐渐消失，且“记忆时间”的长短取决于“学习”的强度。（PNAS，2020 117 (32) 18962-18968；Macromolecules：2021,54(21), 9927～993）

　　如下图所示，透明的凝胶在低温水浴中达到平衡。然后，将该凝胶移至高温水浴中进行局部的“热学习”。热学习区域在高温过程中会吸收水分，发生微小膨胀，从而“记住”相应的信息。当该凝胶转移至低温水浴时，经热学习的区域会由透明转变为浑浊，实现信息的读取。浑浊区域在低温下处于非稳态，会收缩回复，并释放水分，自发地转变为透明的稳定状态，从而实现信息的动态遗忘过程。其中，高温与低温的选择是任意的，较小的温差就能产生明显的透明度变化。凝胶的热学习时间越长或者热学习温度越高可产生更强的记忆印记，因此遗忘的时间也越长。

　　该团队最新工作表明，该非对称溶胀收缩过程是由于降温过程中受挫结构形成导致的，该结果发表在最新的PNAS期刊上（PNAS, 2022, 119 (36) e2207422119）。

　　该团队发现，凝胶溶胀受永久交联网络控制，凝胶收缩则取决于降温过程中形成的受挫结构。受挫结构的形成是由于降温过程中热扩散和水扩散的非对称导致的，从而在局部形成高分子密度高的薄层。这一薄层降低水的扩散速率，从而导致慢的收缩动力学。此外， 团队系统研究了凝胶网络的弹性和热历史对溶胀和收缩的影响bobty体育，并讨论了凝胶溶胀和收缩的活化能。

　　文章的第一作者是崔昆朋（现为中国科技大学特任教授）和余承涛（现为浙江大学衢州研究院青年教师），通讯作者为龚剑萍教授。

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