Angew:北極熊能用上柔性可穿戴器件嗎？

發布時間：2019-04-09 10:26 原文鏈接： Angew:北極熊能用上柔性可穿戴器件嗎？

　　水凝膠由于其良好的韌性，光學透明性和高導電性而成為可穿戴設備，柔性電極，傷口敷藥和藥物遞送的理想材料。然而，水凝膠在柔性器件應用領域還有2個關鍵問題亟待解決：

　　1）當溫度低于水凝固點（0℃）時，大多數由親水聚合物組成的水凝膠不可避免地被凍結，變得脆弱并失去其原始彈性。因此，迫切需要開發可在寬溫度范圍內工作的防凍水凝膠。

　　2）纖維素中豐富的羥基能夠促進水凝膠的形成，但是，由于堅硬的分子鏈和高延伸的氫鍵結構，纖維素難以溶解在普通溶劑中。因此，制備纖維素水凝膠的主要挑戰是缺乏合適的溶解系統。

　　在自然界中，許多生物可以忍受寒冷的環境。例如，彩虹香魚和巨型青蛙已經進化出通過在體內產生鹽或醇來抵御極端寒冷的生存手段（強悍的自然進化進制）。特殊的冷凍耐受性來自高濃度化合物的依數性質，它抑制細胞中冰晶的產生，這種冰點降低現象也是導致海水（鹽水混合物）在零下溫度下保持液態的原因。

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　　受自然界中發現的防凍機制的啟發，南京林業大學Jianfeng Yao和Ming He團隊結合了離子化合物和綠色（ZnCl2/ CaCl2）溶解系統的依數性質，成功制備出的具有優異的耐凍性，良好的離子傳導性和優異的熱可逆性的纖維素水凝膠。這種新型纖維素基水凝膠有望在低至零下70℃的溫度下構建柔性設備。

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　　本文要點

　　1.棉纖維素通過特殊設計的ZnCl2/ CaCl2系統溶解，無機鹽的存在可以抑制水凝膠組分的冰結晶，

　　2.通過添加額外的水或甘油可以加快纖維素的凝固速度。

　　3.非共價氫鍵交聯和可逆金屬離子-纖維素配位賦予水凝膠優異的離子傳導性，顯著的可重塑性和良好的力學性能。

　　參考文獻：

　　Xiong-FeiZhang, Xiaofeng Ma, Ting Hou, Kechun Guo, Jiayu Yin, Zhongguo Wang, Lian Shu,Ming He, Jianfeng Yao, Inorganic salt induced thermal reversible andanti‐freezing cellulose hydrogels. Angewandte Chemie International Edition,2019.

　　DOI:10.1002/anie.201902578

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201902578