曲阜师大陈威/李楠、齐鲁工大吉兴香/于得海 IJBM：纤维素基共析凝胶

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共析凝胶是近年来在凝胶家族中出现的一类新型软材料，其由交联聚合物网络和低共熔溶剂(DESs)组成。得益于DESs固有的低熔点、高导电性、弱挥发性和低成本，共析凝胶在人机界面、可穿戴器件类的生物电子材料方面具有不可估量的前景。随着石油危机日趋严重和“绿色发展”理念的持续推进，纤维素凭借其可再生、无毒、可生物降解、生物相容性好等诸多优势被广泛应用于导电凝胶中。将低共熔溶剂与生物质材料纤维素结合制备具有优异性能的共析凝胶具有很高的价值。

基于上述背景，曲阜师范大学陈威副教授、李楠副教授和研究生马静联合齐鲁工业大学（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、于得海副教授设计了一种无毒且低成本的纤维素基共析凝胶（DES−cellulose−based eutectogels）。纤维素经金属盐水合物基低共熔溶剂（ZnCl₂/H₂O/H₃PO₄ DES）溶解后加入丙烯酰胺经光化学诱导自由基聚合形成凝胶。在此体系中，纤维素促进了致密氢键交联网络的形成，提高了共析凝胶的机械性能，金属盐水合物基低共熔溶剂赋予了共析凝胶优异的导电性能和抗冻性能，进而丰富了共析凝胶在极端环境下的应用。

该方法制备的纤维素基共析凝胶凭借纤维素与金属盐水合物基低共熔溶剂以及聚合物之间丰富的非共价相互作用实现了共析凝胶的高性能和多功能。所制得的纤维素基共析凝胶具有多种理想的性能，包括超高拉伸性(4086%)、高韧性(261.3 MJ/m³)、优异的离子电导率(1.64 S/m, 20 ℃)、高透明度(>85%)和优异的抗冻性能(<−80 ℃)等综合特性。由于该纤维素基共析凝胶的制备过程简便、温和以及具备优异的综合性能，本研究将为制造适用于恶劣环境的可持续、多功能柔性电子器件提供新思路。

图1. 纤维素基共析凝胶的制备过程

 图2. 纤维素基共析凝胶的导电性能及光学性能

 图3. 纤维素基共析凝胶的自修复性能

 图4. 纤维素基共析凝胶的抗冻性能

相关工作以“Transparent, super stretchable, freezing−tolerant, self−healing ionic conductive cellulose based eutectogel for multi−functional sensors”为题发表在《International Journal of Biological Macromolecules》上。中国科学院青岛生物能源与过程研究所李滨研究员对本研究提供了一定的指导。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。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.131129

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