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研究背景

可拆卸粘附材料是實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備與人體表面緊密結(jié)合的同時(shí)，又能夠輕松拆卸，不留下殘留物的一種新穎材料。在過去的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了許多不同的可拆卸粘附材料，其中包括了各種化學(xué)鍵和物理交聯(lián)作用的設(shè)計(jì)。

然而，這些材料往往存在一些限制，例如制備過程復(fù)雜、可逆性不夠強(qiáng)、粘附力不足等。因此，為了解決這些問題，研究人員需要尋找一種新的方法來制備具有強(qiáng)大而可逆粘附能力的材料。

鑒于此，武漢大學(xué)陳朝吉教授、中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院劉鶴等人在Nature Communications期刊上發(fā)表了題為“Cellulose nanofiber-mediated manifold dynamic synergy enabling adhesive and photo-detachable hydrogel for self-powered E-skin”的最新論文。本研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合采用了纖維素納米纖維介導(dǎo)的多重動(dòng)態(tài)協(xié)同策略。通過這種策略，研究人員成功構(gòu)建了一種具有可逆耐久粘附和易于光解除的超分子水凝膠。通過UV光驅(qū)動(dòng)的光Fenton樣反應(yīng)，他們實(shí)現(xiàn)了水凝膠的全面力學(xué)性能和內(nèi)聚力的可調(diào)控，從而使得水凝膠在粘附和分離時(shí)具有可逆性。這一研究成果為解決可拆卸粘附材料的制備問題提供了一種新的途徑，并為電子皮膚和智能設(shè)備等領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的可能性。

值得注意的是：武漢大學(xué)教授陳朝吉入選近日公布的《麻省理工科技評(píng)論》2021年“35歲以下科技創(chuàng)新35人”亞太區(qū)榜單，他也是武漢地區(qū)唯一入選的入選者。鮮為人知的是，他少年輟學(xué)，差點(diǎn)成豬肉攤學(xué)徒。

參考來源：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1715373262189032392&wfr=spider&for=pc

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研究亮點(diǎn)

1. 創(chuàng)新策略：本研究首次提出了一種基于纖維素納米纖維介導(dǎo)的多重動(dòng)態(tài)協(xié)同策略，用于構(gòu)建具有可逆耐久粘附和易于光解除的超分子水凝膠。這種策略突破了傳統(tǒng)粘附材料設(shè)計(jì)的限制，為實(shí)現(xiàn)可拆卸粘附提供了全新思路。

2. 光驅(qū)動(dòng)可控性：通過UV光驅(qū)動(dòng)的光Fenton樣反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了超分子水凝膠的全面力學(xué)性能和內(nèi)聚力的可調(diào)控。這一特性使得水凝膠在粘附和分離時(shí)具有可逆性，為電子皮膚等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用提供了可行性。

3. 快速可拆卸：通過調(diào)節(jié)納米纖維網(wǎng)絡(luò)和水凝膠材料中的Fe3+之間的相互作用，可以輕松控制水凝膠的界面韌度和粘彈性，從而實(shí)現(xiàn)了按需可拆卸的特性。這種快速、簡(jiǎn)便的可拆卸性能，大大提高了材料的實(shí)用性和適用性。

4. 全面力學(xué)性能：研究中詳細(xì)研究了超分子水凝膠的全面力學(xué)性能，包括韌度、粘附強(qiáng)度等參數(shù)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可控性和穩(wěn)定性。這為材料的工程化設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用提供了重要參考。

5. 潛在應(yīng)用前景：本研究為可拆卸粘附材料的開發(fā)提供了一種新思路，具有廣闊的應(yīng)用前景。該材料不僅可以應(yīng)用于電子皮膚領(lǐng)域，還可以在智能設(shè)備、醫(yī)療器械等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為未來電子設(shè)備的發(fā)展提供新的可能性。

圖文解讀

圖1：基于光驅(qū)動(dòng)超分子網(wǎng)絡(luò)工程策略的P.F.反應(yīng)設(shè)計(jì)的CNF-DA/PAA@Fe3+動(dòng)態(tài)水凝膠。

圖2：通過光驅(qū)動(dòng)超分子網(wǎng)絡(luò)工程的CNF-DA/PAA@Fe3+水凝膠的光可分離機(jī)制。

圖3：CNF-DA/PAA@Fe3+水凝膠的力學(xué)性能。

圖4：CNF-DA/PAA@Fe3+水凝膠的光可分離粘附性能。

圖5：CNF介導(dǎo)的光可分離粘附策略的普適性。

圖6：PdA-TENG作為自供電的全身生理和運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的電動(dòng)器件。

總結(jié)展望

本研究為可拆卸粘附材料的開發(fā)提供了新思路，即通過纖維素納米纖維介導(dǎo)的多重動(dòng)態(tài)協(xié)同策略構(gòu)建超分子水凝膠。這一策略利用了納米纖維網(wǎng)絡(luò)的加強(qiáng)效應(yīng)以及Fe³⁺與納米纖維之間的強(qiáng)相互作用，實(shí)現(xiàn)了水凝膠的可逆耐久粘附和易于光解除。

通過此種方法，作者不僅提供了一種簡(jiǎn)單而有效的制備強(qiáng)而可逆水凝膠的方法，還為開發(fā)智能e-皮膚、自供電生物力學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等應(yīng)用提供了新的可能性。此外，作者的研究還揭示了光可分離水凝膠在多種底物上的廣泛適用性，為類似材料的設(shè)計(jì)和合成提供了參考和啟示。

文獻(xiàn)信息

Zhang, L., Chen, L., Wang, S. et al. Cellulose nanofiber-mediated manifold dynamic synergy enabling adhesive and photo-detachable hydrogel for self-powered E-skin. Nat Commun 15, 3859 (2024).?

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/05/20/c0cb32aaf3/

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