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強強聯合丨武漢大學&中國林業科學研究院，最新Nature！
來源： 時間：2024-05-27 10:16:00 瀏覽：2782次

第一作者：Lei Zhang、Lu Chen

通訊作者：陳朝吉教授、劉鶴研究員

通訊單位：武漢大學、中國林業科學研究院

DOI: 10.1038/s41467-024-47986-y.



研究背景



目前具有自供電能力的皮膚附著電子器件是獲得準確可靠的生物/物理信息所必需的，且能可逆地附著在任意表面上并分離而不留下殘留物。因此，利用可逆黏附水凝膠制備自供電電子皮膚（e-skins）具有重要意義。在過去的幾年里，人們致力于實現水凝膠與各種軟硬材料的可逆粘附。可逆粘附可以通過由可逆化學鍵連接來實現，包括動態共價鍵、特定化學基團的非共價鍵，以及通過外部刺激（pH、溫度等）進行物理拓撲糾纏。為進一步縮短界面粘附時間，使塊狀水凝膠與粘附體之間有效的界面連接以傳遞力和耗散能量，需要設計一種快速、強的長期粘附的動態粘附策略，且能可逆的易脫離。基于此，武漢大學陳朝吉教授和中國林業科學研究院劉鶴研究員等人報道了一種獨創的纖維素納米纖維（CNF）介導的多重動態協同策略，以構建具有可逆強粘附和易光分離的超分子水凝膠（CNF-DA/PAA@Fe3+水凝膠）。



文章要點



1、CNF增強網絡和鐵離子與聚合物鏈之間的配位，賦予了超分子網絡的動態重構和水凝膠的粘附行為。超分子水凝膠的綜合力學性能和內聚強度可以通過CNF網絡與水凝膠材料中的Fe3+之間的紫外光驅動的光催化類-Fenton（P.F.）反應來輕松調節，而界面韌性和粘彈性可以方便地按需分離控制。該策略可以簡單快速地制備出強且可逆的水凝膠，具有可調的韌性（(Valuemax - Valuemin)/Valuemax高達86%），按需粘附能（(Valuemax - Valuemin)/Valuemax高達93%），穩定的電導率高達12 mS cm-1。

2、作者進一步擴展了該策略，從各種生物大分子和石油聚合物中制備不同的CNF/Fe3+基水凝膠，并為探索基本的動態超分子網絡重構提供了線索。同時，作者制備了一種可粘附可拆卸的摩擦電納米發電機作為自供電無線監測系統的人機界面，可以實時獲取自供電監測和無線全身運動信號，為電子皮膚和智能設備的多樣化潛在應用開辟了可能性。



圖文展示



圖1. CNF-DA/PAA@Fe3+動態水凝膠設計

圖2. CNF-DA/PAA@Fe3+水凝膠的光可分離機理

圖3. CNF-DA/PAA@Fe3+水凝膠的力學性能

圖4. CNF-DA/PAA@Fe3+水凝膠的光可分離粘合性能

圖5. CNF介導的光可分離粘附策略的通用性

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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