纤维素作为自然界中含量最为丰富的生物质资源之一，具有来源广泛、生物相容性好以及可再生可降解的特点。在凝胶领域，以纤维素为基础的功能性凝胶材料越来越受到重视，但纤维素的溶解一直是一大难点且目前大多数纤维素基凝胶的机械性能普遍较差，这为凝胶的制备及 应用造成了一定的困难 。 研 发 同时 具有优异机械性能、导电性 能、 抗冻性 能 、自修复性 能 和黏附性 能 的纤维素基离子凝胶仍然是一个挑战。
针对上述 问题 ， 曲阜师范大学 陈威 副教授 、 李楠副教授 和研究生 邱迎轩 联合 齐鲁工业大学（山东省科学院）生物基材料与绿色造纸国家重点实验室 吉兴香教授 设计了BmimCl/AM可聚合低共熔溶剂(PDES)，并将纤维素引入PDES体系中，构建了高性能多功能的纤维素基离子凝胶 —— poly(PDES)/cellulose 离子凝胶 。通过BmimCl与AM之间的强氢键相互作用，降低了BmimCl的熔点，提高了离子凝胶的抗冻性，进而丰富了离子凝胶在极端环境中的应用。此外丙烯酰胺的 加 入降低了BmimCl的粘度，促进了离子的解离，从而提高了离子电导率。通过分步溶解法将纤维素引入BmimCl/AM PDES体系 中 ， 再经过 光化学诱导自由基聚合 得到了 高性能多功能的 poly(PDES)/cellulose 离子凝胶 。
该 方法 制备的 poly(PDES)/cellulose 离子凝胶 凭借聚合物与纤维素之间丰富的非共价相互作用实现了离子凝胶的高性能和多功能， 使其 具有良好的机械性能(拉伸强度为1.02MPa，伸长率为888%)、高离子电导率(电导率达2.44S/m)、优良的 抗 冻性能(在−20℃下 仍 保持稳定的柔韧性和离子导电性)、良好的自修复性能(室温下24h自修复效率超过83%)、高应变敏感性(GF值为1.93~3.16) 、 持久和可重复的黏附性。所制备的纤维素 基 离子凝胶 能够 应用于可穿戴设备领域。
图1 poly(PDES)/cellulose离子凝胶的制备过程
图2 poly(PDES)/cellulose离子凝胶的力学性能
图3 poly(PDES)/cellulose离子凝胶的黏附性能
图4 poly(PDES)/cellulose 离子凝胶 的导电性能
图5 poly(PDES)/cellulose 离子凝胶的自修复 性能
图6 poly(PDES)/cellulose 离子凝胶的 抗冻性能 本研究以“ Mechanically Robust and Multifunctional Ionogels Based on Cellulose and Polymerizable 1-Butyl-3-Methylimidazolium Chloride/Acrylamide Deep Eutectic Solvent ”为题 发表在 ACS Applied Polymer Materials 上。 该工作得到了 国家自然科学基金、山东省自然科学基金、 齐鲁工业大学（山东省科学院）生物基材料与绿色造纸国家重点实验室开放基金的支持。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsapm.3c01861
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