【48812】受蜘蛛丝启示华南理工大学最新Nature子刊

发布时间: 2024-07-22 作者:研发力量

  严玉蓉,华南理工大学教授,资料学院博导。2002年7月到华南理工大学高分子系任教至今。于2005年2至2007年8月于华南理工大学轻工站和新会美达股份有限公司博士后工作站从事博士后研讨工作。2007年2月到6月于美国Akron大学从事拜访研讨工作。2005年12月被聘为副教授,2006年被聘为硕士生导师。2007年于美国Akron大学从事拜访研讨工作。2017年于瑞士联邦资料研讨所EMPA拜访研讨。2009-2016年担任华南理工大学资料学院高分子资料与科学工程系副主任。

  在柔性电子设备中,抱负的水凝胶纤维被用作驱动和传感元件。但是,因为分子(链)相互作用的内涵缺点,现在的水凝胶纤维展现出较差的力学性能和环境安稳性。受蜘蛛丝网络结构的多级调理启示,作者构建了具有精密离子交联和结晶域的仿生水凝胶纤维。

  这些仿生水凝胶纤维展现出与蜘蛛丝相媲美的耐性,而且经过仿生结构工程战略,可完成其他聚合物和无机盐的广泛可调力学性能。此外,引进无机盐/甘油/水三元溶剂在构建仿生结构过程中,赋予水凝胶纤维抗冻、保水和自再生的特性。该工作为制作具有高力学性能和安稳才能的水凝胶纤维供给了新思路。

  图4:BSE战略被推行到Hofmeister效应灵敏聚合物和无机盐的不同组合。

  本研讨提出的仿生结构工程战略(BSE)制备了具有高力学性能和环境耐受性的水凝胶纤维。经过精密调理离子交联和结晶域,这些纤维展现出与蜘蛛丝相媲美的耐性(162.25 ± 21.99 MJ/m³),还能够经过改动离子交联和结晶域的浓度轻松定制其机械性能,特别是弹性模量能够从凝胶等级提高到聚乙烯水平(3.74 ± 0.16 MPa至118.53 ± 5.49 MPa)。

  此外,因为甘油的强壮氢键效应和无机盐的水合效应,仿生水凝胶纤维在-40 °C下展现出0.0014 mS/cm的电导率和优异的机械性能(应力50 MPa,应变200%),还能够自发地从空气中捕获水分子以自修正到原始状况。BSE战略的普适性也得到了验证,适用于不同的霍夫迈斯特效应灵敏聚合物和无机盐组合。考虑到离子协谐和Hofmeister效应在各种聚合物和溶剂体系中的普遍性,信任BSE战略能使用于更多体系,以推进其使用。

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