受蜘蛛丝启发，华南理工科研团队提出水凝胶纤维增韧新策略！

日前

嫦娥六号在月球背面成功着陆

并展示了一面由玄武岩纤维

“纺织”出来的国旗

这让国人倍感骄傲的同时

也对纤维的创新性应用

产生了浓厚兴趣

嫦娥六号在月球表面的国旗展示影像。（国家航天局供图）

坚硬的火山石可熔融纺丝

制备玄武岩纤维

进一步可编制成织物

那么，柔软的凝胶材料

是否也可以制备成纤维？

水凝胶→纤维？

华南理工大学材料科学与工程学院

严玉蓉教授团队

提出基于区域异质聚合的

“自润滑纺丝策略”

实现了从单体到水凝胶纤维制备

科学研究永无止境

在此基础上

团队成员又向着制备

更强韧水凝胶纤维的目标挑战

在对此前提出的自润滑纺丝策略

进行了稳定性改善的同时

基于蜘蛛丝成形过程所启发的

“盐管理的结构-性能范式”

发展了一种水凝胶纤维增韧策略

基于改进的自润滑纺丝策略和“盐管理的结构-性能范式”，制备强且韧的S-PAZr水凝胶纤维

团队成员、博士研究生伍绍吉说

水凝胶材料具有高含水、

软弹、离子导电等特性

在柔性电子器件等领域有很好的应用前景

是当前科研的前沿与热点

其研究重点关注于

将一般情况下呈块状的水凝胶

制备成强度高、韧性好的水凝胶纤维

为水凝胶的应用场景拓展提供可能与支撑

严玉蓉教授介绍道

纤维作为一维材料

其单向性优势可实现更好的定向传导

可实现从一维到二维、三维结构的构建

科技强国、健康中国

绿色低碳、智能发展

离不开纤维材料

水凝胶纤维成形和增韧方法的提出

为水凝胶材料满足不同的应用拓展了思路

利用锆离子与聚丙烯酸的配位

加上聚乙烯醇的Hofmeister效应敏感特性

构建离子配位和结晶畴物理交联

共同作用的水凝胶纤维

通过控制无机盐的添加量

可调节设计水凝胶纤维的机械性能

Tip：蜘蛛丝是一种具有极高韧性的天然纤维

蜘蛛吐丝的过程中

无机盐离子可诱导蛛丝的相关结构的

形成并调控其机械性能

对蛛丝成形过程中的

“盐管理的结构-性能范式”进行学习

有助于制备理想的水凝胶纤维

伍绍吉博士表示

水凝胶失水后会发生性状改变

功能降低甚至丧失

是水凝胶应用难点之一

因此一直以来水凝胶主要用于

湿润环境或有封闭性的封装设备内

而团队在构建仿生结构时

引入的无机盐、甘油、水三元溶剂

可使水凝胶纤维具有

一定的抗冻、保水性能

甚至可以通过纤维内的亲水性物质

捕获空气中的水分子

具有一定程度的自我恢复能力

利于其储存运输和重复使用

将BSE策略推广至不同盐析敏感聚合物与无机盐的组合

考虑到离子配位和Hofmeister效应

在各种聚合物和溶剂体系中的普遍性

研究人员相信这一增韧策略

可以应用于到更多体系以促进其应用

近期，这一成果

在Nature Communications上发表

伍绍吉为论文第一作者

广东省药品监督管理局医用纺织防护产品质量研究与评价重点实验室冯文、

严玉蓉教授为论文共同通讯作者

华南理工大学

是国内最早开设化学纤维专业的高校之一

在纤维材料方面具有深厚的学科积累

严玉蓉教授团队长年专注于

功能纤维、智能材料、储能材料

纤维基高性能聚合物、纤维纺丝成形

纺织材料LCA分析等研究

严玉蓉教授

伍绍吉博士在接受采访时表示

研究取得阶段性成果

离不开学校优质的科研平台

勇于创新、进取的科研氛围

以及导师对学生创新探索的引导和鼓励

勇攀高峰、敢为人先

为华南理工大学科研人员点赞！

华南理工大学　学生记者团

图文：赵春旭 受访团队

初审：鲍恩

二审：卢庆雷

终审：邹浩

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