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強(qiáng)強(qiáng)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(shí)間:2024-05-27 10:16:00 瀏覽:1225次

第一作者:Lei ZhangLu 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(shí)現(xiàn)水凝膠與各種軟硬材料的可逆粘附??赡嬲掣娇梢酝ㄟ^由可逆化學(xué)鍵連接來實(shí)現(xiàn),包括動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵、特定化學(xué)基團(tuán)的非共價(jià)鍵,以及通過外部刺激(pH、溫度等)進(jìn)行物理拓?fù)浼m纏。為進(jìn)一步縮短界面粘附時(shí)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(jì)一種快速、強(qiáng)的長期粘附的動(dòng)態(tài)粘附策略,且能可逆的易脫離。基于此,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(bào)道了一種獨(dú)創(chuàng)的纖維素納米纖維(CNF)介導(dǎo)的多重動(dòng)態(tài)協(xié)同策略,以構(gòu)建具有可逆強(qiáng)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(diǎn)



1、CNF增強(qiáng)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(dòng)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(qiáng)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(dòng)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(qiáng)且可逆的水凝膠,具有可調(diào)的韌性((Valuemax - Valuemin)/Valuemax高達(dá)86%),按需粘附能((Valuemax - Valuemin)/Valuemax高達(dá)93%),穩(wěn)定的電導(dǎo)率高達(dá)12 mS cm-1。

2、作者進(jìn)一步擴(kuò)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(dòng)態(tài)超分子網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)提供了線索。同時(shí),作者制備了一種可粘附可拆卸的摩擦電納米發(fā)電機(jī)作為自供電無線監(jiān)測系統(tǒng)的人機(jī)界面,可以實(shí)時(shí)獲取自供電監(jiān)測和無線全身運(yùn)動(dòng)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。



圖文展示



圖1. CNF-DA/PAA@Fe3+動(dòng)態(tài)水凝膠設(shè)計(jì)

圖2. CNF-DA/PAA@Fe3+水凝膠的光可分離機(jī)理

3. CNF-DA/PAA@Fe3+水凝膠的力學(xué)性能

圖4. CNF-DA/PAA@Fe3+水凝膠的光可分離粘合性能

5. CNF介導(dǎo)的光可分離粘附策略的通用

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全部 3小時(shí)前 四川
文字是人類用符號記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具?,F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會。
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