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强强联合丨武汉大学&中国林业科学研究院，最新Nature！

来源：时间：2024-05-27 10:16:00 浏览：1096次

第一作者：Lei Zhang、Lu Chen

通讯作者：陈朝吉教授、刘鹤研究员

通讯单位：武汉大学、中国林业科学研究院

DOI: 10.1038/s41467-024-47986-y.

研究背景

目前具有自供电能力的皮肤附着电子器件是获得准确可靠的生物/物理信息所必需的，且能可逆地附着在任意表面上并分离而不留下残留物。因此，利用可逆黏附水凝胶制备自供电电子皮肤（e-skins）具有重要意义。在过去的几年里，人们致力于实现水凝胶与各种软硬材料的可逆粘附。可逆粘附可以通过由可逆化学键连接来实现，包括动态共价键、特定化学基团的非共价键，以及通过外部刺激（pH、温度等）进行物理拓扑纠缠。为进一步缩短界面粘附时间，使块状水凝胶与粘附体之间有效的界面连接以传递力和耗散能量，需要设计一种快速、强的长期粘附的动态粘附策略，且能可逆的易脱离。基于此，武汉大学陈朝吉教授和中国林业科学研究院刘鹤研究员等人报道了一种独创的纤维素纳米纤维（CNF）介导的多重动态协同策略，以构建具有可逆强粘附和易光分离的超分子水凝胶（CNF-DA/PAA@Fe³⁺水凝胶）。

文章要点

1、CNF增强网络和铁离子与聚合物链之间的配位，赋予了超分子网络的动态重构和水凝胶的粘附行为。超分子水凝胶的综合力学性能和内聚强度可以通过CNF网络与水凝胶材料中的Fe³⁺之间的紫外光驱动的光催化类-Fenton（P.F.）反应来轻松调节，而界面韧性和粘弹性可以方便地按需分离控制。该策略可以简单快速地制备出强且可逆的水凝胶，具有可调的韧性（(Value_max - Value_min)/Value_max高达86%），按需粘附能（(Value_max - Value_min)/Value_max高达93%），稳定的电导率高达12 mS cm^-¹。

2、作者进一步扩展了该策略，从各种生物大分子和石油聚合物中制备不同的CNF/Fe³⁺基水凝胶，并为探索基本的动态超分子网络重构提供了线索。同时，作者制备了一种可粘附可拆卸的摩擦电纳米发电机作为自供电无线监测系统的人机界面，可以实时获取自供电监测和无线全身运动信号，为电子皮肤和智能设备的多样化潜在应用开辟了可能性。

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