石油基導(dǎo)電水凝膠具有較高的柔韌性、可調(diào)的力學(xué)性能和優(yōu)異的電化學(xué)性能，在柔性電子設(shè)備等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，但其較差的生物降解性給生態(tài)環(huán)境帶來了巨大危害。纖維素具有可再生、無毒、可降解等優(yōu)勢，是制備離子導(dǎo)電水凝膠的理想材料。然而，無機(jī)導(dǎo)電離子的引入會破壞纖維素分子間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致纖維素水凝膠的力學(xué)性能出現(xiàn)嚴(yán)重衰減。因此，開發(fā)兼具高機(jī)械強(qiáng)度和離子導(dǎo)電性能的纖維素水凝膠仍然面臨挑戰(zhàn)。
圖1 纖維素/BT水凝膠的制備。
圖2 纖維素、BT和纖維素/BT水凝膠的結(jié)構(gòu)和形貌分析。
圖3 利用DFT計算探究BT對纖維素-纖維素和纖維素-BT間相互作用的影響。
圖4 纖維素水凝膠的力學(xué)性能。
圖5 高離子電導(dǎo)率及抗凍機(jī)理解釋。
上述研究成果以“Strong, tough, ionic conductive, and freezing-tolerant all-natural hydrogel enabled by cellulose-bentonite coordination interactions”為題在線發(fā)表于期刊《Nature Communications》上。該研究工作由中國林科院林化所、武漢大學(xué)和南京林業(yè)大學(xué)共同協(xié)作完成，中國林科院林化所博士研究生王思恒為論文第一作者，武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院博士后余樂博士為論文共同第一作者，中國林科院林化所劉鶴研究員和武漢大學(xué)陳朝吉教授為論文共同通訊作者。感謝南京林業(yè)大學(xué)王珊珊教授和徐徐教授對論文工作提供的幫助。感謝國家自然科學(xué)基金重大項目（31890774）、江蘇省林業(yè)科技創(chuàng)新推廣項目（LYKJ[2021]04）和武漢大學(xué)（691000003）對該工作的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-30224-8
招聘啟事：武漢大學(xué)陳朝吉教授課題組主要從事生物質(zhì)基環(huán)境友好功能材料研究，目前課題組亟需新生力量（碩士研究生、博士研究生、聯(lián)培生、博后、預(yù)聘崗研究員系列及固定崗講師/副教授）加入，歡迎具有高分子化學(xué)、材料、能源環(huán)境或理論計算相關(guān)背景的同學(xué)和學(xué)者加入團(tuán)隊（http://jszy.whu.edu.cn/chenchaoji/zh_CN/index.htm），F(xiàn)課題組擬招聘2-3名博士后，年齡原則上不超過35歲，重點資助博士后年薪20-30萬（特別優(yōu)秀者面議），另有科研獎勵。感興趣者歡迎直接聯(lián)系陳朝吉教授（chenchaojili@whu.edu.cn）進(jìn)一步咨詢及商談，郵件附上簡歷及1-3篇代表性學(xué)術(shù)論文并注明應(yīng)聘。
- 新疆大學(xué)朱若斐課題組 AFMs：師法自然 - 受蓮花多重仿生策略啟發(fā)的強(qiáng)氫鍵網(wǎng)絡(luò)纖維素水凝膠用于太陽能界面蒸發(fā) 2025-04-24
- 華中師大曹郁教授團(tuán)隊 Polym. Rev. 綜述：溫敏纖維素水凝膠 - 材料設(shè)計前沿 2025-02-21
- 武大周金平/宋智平團(tuán)隊 Adv. Mater.：羧酸化纖維素水凝膠電解質(zhì)助力雙界面穩(wěn)定水系鋅-有機(jī)電池 2024-11-14
- 北京化工大學(xué)岳冬梅教授團(tuán)隊 AFM：兼具卓越室溫自修復(fù)、可回收與極端溫度力學(xué)穩(wěn)定性的高強(qiáng)度聚脲彈性體 2025-12-11
- 吉林大學(xué)孫俊奇教授課題組 NSR：基于強(qiáng)韌且可變形的納米相區(qū)制備超高強(qiáng)度和超高韌性的可逆交聯(lián)塑料 2025-11-22
- 華南理工王小慧/雷澤芃教授 ACS Nano：兼具高強(qiáng)度、優(yōu)異阻燃性、耐溶劑性和可化學(xué)回收的熱加工型纖維素網(wǎng)絡(luò)聚合物 2025-10-20
- 西安交大邵金友教授團(tuán)隊 Matter：煮茶葉的方法實現(xiàn)規(guī)；苽渲旅軠u輪狀石墨烯，實現(xiàn)高密度電容儲能 2023-10-17
