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強強聯(lián)合丨武漢大學(xué)&中國林業(yè)科學(xué)研究院，最新Nature！

來源：時間：2024-05-27 10:16:00 瀏覽：2717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(xué)、中國林業(yè)科學(xué)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(zhǔn)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(xiàn)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(xué)鍵連接來實現(xiàn)，包括動態(tài)共價鍵、特定化學(xué)基團的非共價鍵，以及通過外部刺激（pH、溫度等）進行物理拓?fù)浼m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(shè)計一種快速、強的長期粘附的動態(tài)粘附策略，且能可逆的易脫離?；诖耍?/span>武漢大學(xué)陳朝吉教授和中國林業(yè)科學(xué)研究院劉鶴研究員等人報道了一種獨創(chuàng)的纖維素納米纖維（CNF）介導(dǎo)的多重動態(tài)協(xié)同策略，以構(gòu)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(wǎng)絡(luò)和鐵離子與聚合物鏈之間的配位，賦予了超分子網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)重構(gòu)和水凝膠的粘附行為。超分子水凝膠的綜合力學(xué)性能和內(nèi)聚強度可以通過CNF網(wǎng)絡(luò)與水凝膠材料中的Fe³⁺之間的紫外光驅(qū)動的光催化類-Fenton（P.F.）反應(yīng)來輕松調(diào)節(jié)，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(diào)的韌性（(Value_max - Value_min)/Value_max高達86%），按需粘附能（(Value_max - Value_min)/Value_max高達93%），穩(wěn)定的電導(dǎo)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(tài)超分子網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)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(fā)電機作為自供電無線監(jiān)測系統(tǒng)的人機界面，可以實時獲取自供電監(jiān)測和無線全身運動信號，為電子皮膚和智能設(shè)備的多樣化潛在應(yīng)用開辟了可能性。

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