近日，我校人工智能学院黄棣教授团队在材料领域顶级期刊《Advanced Materials》（SCI一区，IF：29.1）发表题为“Engineering Cartilage-Like PVA Hydrogels: Dual-stage Crystallization Kinetics Regulations Overcome the Strength-Water Content Trade-off”的研究论文。太原理工大学为论文唯一通讯单位，人工智能学院硕士研究生李军为论文第一作者，黄棣教授、桑胜波教授和兰伟伟副教授为论文共同通讯作者。

软骨自我修复能力有限，如何制备适配软骨高含水性与力学特性的水凝胶一直都是组织工程领域的重要挑战。传统聚乙烯醇（PVA）水凝胶通过促进聚合物结晶来提高力学性能，但晶体生长往往伴随分子链聚集和网络收缩，导致水分流失，使材料强化与高含水率之间形成难以突破的权衡关系。针对上述问题，研究团队突破传统“通过促进结晶生长强化材料”的设计思路，从聚合物结晶动力学出发，将PVA结晶过程由连续调控转变为“成核-生长”的时序调控，提出了一种“双阶段温控结晶淬火法”。在提高物理交联效率和结构均匀性的同时抑制网络过度收缩及水分流失，从而实现PVA水凝胶力学性能与含水率的协同提升。本研究还引入机器学习方法对性能突破进行了统计层面的量化验证，建立了含水率与拉伸模量、拉伸强度、压缩模量之间的定量预测关系。将本工作制备的水凝胶性能数据置于该统计模型中对比，结果显示：在相同含水率下，PVA水凝胶拉伸强度、拉伸模量、压缩模量均远超预测上限值，显著突破了现有高含水物理交联PVA水凝胶的性能边界。

该工作得到了太原理工大学陈维毅教授的指导和支持。太原理工大学人工智能学院硕士生邓希、张闯，山西医科大学魏俊超讲师参与了该项工作。该研究得到了国家自然科学基金、山西省自然科学基金、三晋英才计划科技创新团队等项目的资助。

初审：武晓刚

复审：黄棣

终审：陈永乐