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沈化赵大伟/川大周建飞/东林于海鹏Research:超可拉伸的纤维素离子凝胶

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2024-11-19 07:55
    

主要观点总结

本文报道了一种通过分子构型设计实现纤维素离子凝胶超高可拉伸性的研究。通过引入-CH 2 CH 2 CN基团对纤维素分子链进行部分取代,实现了纤维素分子链由本征舒展链构型向卷曲分子构型的变换,开发出一种无石化高分子链的类橡胶可拉伸纤维素离子凝胶(S-ionogel)。该凝胶具有出色的机械性能、自愈性、亲肤性和热电性能。该研究为生物质资源开发高性能、可拉伸的电离子凝胶提出了一种可行、有效且可借鉴的策略,对完善绿色、可拉伸、自供电的电子设备与人体组织和皮肤的一体式集成设计具有积极影响。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

天然多糖聚合物纤维素具有本征刚性伸展链结构,实现其可拉伸性是一种奢侈的追求。近年来,科研人员通过引入石化衍生的高分子链来赋予纤维素离子凝胶可拉伸性,但尚未有通过纤维素分子链构型研究,从分子源头进行调控设计的研究报道。

关键观点2: 研究方法

沈阳化工大学赵大伟团队、四川大学周建飞团队、东北林业大学于海鹏团队受天然橡胶分子卷曲构型启发,采用氰乙基(-CH 2 CH 2 CN)对纤维素分子链羟基(-OH)进行1.5取代度的分子设计,实现了纤维素分子链由本征舒展链构型向卷曲分子构型的变换。

关键观点3: 研究成果

开发的S-ionogel凝胶具有近1000%的拉伸应变特性,可与拉伸著称的聚丙烯酰胺水凝胶相媲美。此外,S-ionogel还具有类人体皮肤的自愈性、优异的皮肤亲和性、良好的细胞相容性和突出热电性能。该研究以分子尺度的构型设计出发,为生物质资源开发高性能、可拉伸的电离子凝胶提出了一种可行、有效且可借鉴的策略。

关键观点4: 应用前景

S-ionogel的应用领域广泛,包括电子皮肤、人机交互、可植入器件、医疗健康等。其自供电、可拉伸的特性使得它在开发自供电、柔性、可拉伸的电子皮肤器件方面有着巨大的潜力。


文章预览

可拉伸性是材料在受到外力作用时能够被拉伸而不发生断裂的能力,是石化高分子材料普遍特性。然而,对于具有本征刚性伸展链结构的天然多糖聚合物——纤维素而言,却是一种奢侈的追求。纤维素离子凝胶因其优良的生物相容性、高离子电导率、可设计的机械性能和亲肤柔韧性,在电子皮肤、人机交互、可植入器件、医疗健康等领域展现出重要而令人期待的应用价值。近年来,科研人员通过引入石化衍生的高分子链,如聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇等来赋予纤维素离子凝胶的可拉伸性。然而,目前尚未有研究报道通过纤维素分子链构型研究,从分子源头进行调控设计,以开发不含任何石化高分子的纤维素超可拉伸离子凝胶。近日, 沈阳化工大学 赵大伟 团队、四川大学 周建飞 团队、东北林业大学 于海鹏 团队深入合作 , 受天然橡 ………………………………

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