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  導(dǎo)電水凝膠在柔性電子器件、智能柔性機(jī)器人、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有很高的潛在應(yīng)用價(jià)值，但高性能導(dǎo)電水凝膠的制備仍是一個(gè)難題，因?yàn)樗z的機(jī)械性能、導(dǎo)電性和環(huán)保性往往難以兼顧。聚乙烯醇（PVA）是一種由非化石原料而成的可生物降解材料，是制備水凝膠的常見(jiàn)原料，但純PVA水凝膠的機(jī)械性能較差，需要加入填料進(jìn)行改性。纖維素和木質(zhì)素是自然界中含量最豐富的兩種生物資源。纖維素納米纖維（CNF）作為一種綠色增強(qiáng)填料，它與基體的弱相互作用在一定程度上限制了其增強(qiáng)效果。木質(zhì)素含有豐富的有效官能團(tuán)，但它易團(tuán)聚的特性也使其難以發(fā)揮有效的增強(qiáng)效應(yīng)。骨骼肌內(nèi)部肌肉纖維高度定向排列的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的機(jī)械性能和抗疲勞性能、以及可通過(guò)訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的獨(dú)特屬性。已有研究證實(shí)可通過(guò)機(jī)械訓(xùn)練法制備具有微晶取向結(jié)構(gòu)的純PVA水凝膠，但增強(qiáng)效果不夠可觀，且難以穩(wěn)定。

圖1

  在該研究中，綠色增強(qiáng)填料CNF在部分酶解木質(zhì)素（DEL）的輔助下與PVA網(wǎng)絡(luò)以強(qiáng)氫鍵作用相結(jié)合，同時(shí)，DEL還可以螯合足夠多的導(dǎo)電成分Ag⁺，使復(fù)合水凝膠具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。經(jīng)過(guò)類肌肉增強(qiáng)機(jī)理的機(jī)械訓(xùn)練處理后，原本無(wú)序分布的CNF和各向同性的水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了定向排列，所構(gòu)筑的高度有序結(jié)構(gòu)賦予了水凝膠沿訓(xùn)練方向優(yōu)異的機(jī)械性能和各向異性的物理性質(zhì)。該研究為同時(shí)具有優(yōu)異力學(xué)性能和高導(dǎo)電性的綠色復(fù)合水凝膠材料的設(shè)計(jì)與制備提供了有效的參考價(jià)值，同時(shí)也為生物質(zhì)的高效利用提供了借鑒。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c02506