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  近年來，可持續(xù)全纖維基水凝膠引起了研究者的廣泛關(guān)注，然而由于纖維素本身的特性，全纖維素基水凝膠的低應(yīng)變始終制約其進(jìn)一步的應(yīng)用。近日，為了解決這一問題，不列顛哥倫比亞大學(xué)Feng Jiang團(tuán)隊(duì)通過使用高碘酸氧化而后再還原的方法，將纖維素糖環(huán)轉(zhuǎn)化為帶有大量羥基的高分子鏈（圖1），從而實(shí)現(xiàn)了一種拉伸率高達(dá)40000%的全纖維素水凝膠。該水凝膠同時(shí)也具有近乎100%的自修復(fù)能力（圖2）。同時(shí)，高拉伸性賦予了該水凝膠原位形成高強(qiáng)度纖維素纖維的能力（圖3）。該水凝膠也可以作為應(yīng)變傳感器檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)，并可以作為可持續(xù)生物電極監(jiān)測(cè)人體生理信號(hào)（圖4）。

圖1. 全纖維素水凝膠的設(shè)計(jì)機(jī)理。

圖2. 全纖維素水凝膠的自愈合性能。

圖3. 全纖維素水凝膠的高拉伸性與纖維的原位形成。

圖4. 全纖維素水凝膠作為應(yīng)變傳感器和生物電極。

  總之，本文通過開環(huán)氧化還原的方式成功了調(diào)控了纖維素內(nèi)部的氫鍵結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了纖維素糖環(huán)單元從環(huán)到鏈的轉(zhuǎn)化，并且成功制備了應(yīng)變高于40000%的全纖維素水凝膠。這為纖維素基水凝膠的發(fā)展拓寬了方向。

  該工作以“All-cellulose hydrogel with ultrahigh stretchability exceeding 40000%”為題發(fā)表在《Materials Today》上（Mater. Today 2024，just accepted）。文章第一作者是不列顛哥倫比亞大學(xué)Sustainable Functional Biomaterials Lab已畢業(yè)的碩士生Yifan Zhang和博士生Xia Sun。不列顛哥倫比亞大學(xué)林學(xué)院木材科學(xué)系Feng Jiang教授為論文的唯一通訊作者。不列顛哥倫比亞大學(xué)林學(xué)院木材科學(xué)系Sustainable Functional Biomaterials Lab為論文的第一通訊單位。

  全文鏈接：Y. Zhang, X. Sun, Y. Ye, H. Oguzlu, Y. Zhu, J. Zhu, K. Le, P. Yang, F. Jiang, Mater. Today 2024.

  https://doi.org/10.1016/j.mattod.2024.02.007

  下載：All-cellulose hydrogel with ultrahigh stretchability exceeding 40000%