受“黄瓜藤卷曲”启发，周建飞院长团队合作开发一种基于溶剂刺激的纤维素-蛋白强化离子凝胶

点击数：9292024-09-05 10:02:04　来源: 高分子科学前沿

离子凝胶因其优异的柔韧性和离子导电性，在电子皮肤、生物医学电子和智能机器人等领域展现出可喜的应用前景。当前离子凝胶技术的主要问题是机械强度不足、韧性有限以及高温下难以维持形状稳定，这是由于缺乏有效的机制来防止分子网络在热、机械力作用下的解离与结构塌陷。

近年来，通过设计氢键结构、构建多尺度网络、引入纳米增强和疏水基团，凝胶的机械性能得到了改善。然而，分子链热运动引起的相分离和大应力下的结构塌陷等问题，仍然导致离子凝胶在热应力、机械应力下不可避免地出现结构网络失效及性能大幅衰减。

沈阳化工大学赵大伟团队，四川大学周建飞团队，东北林业大学曾素清博士受黄瓜藤蔓卷曲启发，提出了一种丙酮刺激的纤维素-蛋白超分子网络增强策略，使大豆蛋白分子缠绕在纤维素大分子链上形成坚固的超分子网络架构，实现了坚固且耐高/低温环境的生物离子凝胶。

这种策略赋予离子凝胶显著的抗拉强度（>30 MPa），可承受高达150 °C的高温腐蚀而维持本征结构与性能，同时在低至-20 °C的环境中也能保持良好的机械性能、电学性能及形貌结构。同时，该生物离子凝胶还展现出卓越的可回收性、循环再利用、形状设计塑形性、良好的生物相容性，及完全的生物降解性。该研究为超分子领域，操控分子构象构建性能突出的离子凝胶提供了一种有效、可行、可借鉴的策略，解决了凝胶材料在机械高强度和环境耐受性之间的权衡问题。相关成果以“Stimulation-reinforced cellulose-protein ionogels with superior mechanical strength and temperature resistance”为题发表于Advanced Functional Materials期刊。

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