新闻网讯（通讯员资轩）近日，国际综合性期刊《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了资源与环境科学学院陈朝吉教授团队在生物质基功能凝胶材料领域的最新研究成果，论文题目为“Cellulose nanofiber-mediated manifold dynamic synergy enabling adhesive and photo-detachable hydrogel for self-powered E-skin”（纳米纤维素介导的多重动态协同作用构建按需粘附-分离型超分子水凝胶电子皮肤）。
该研究工作由武汉大学、中国林科院林化所和南京林业大学共同协作完成，中国林科院林化所硕士研究生张蕾和武汉大学博士研究生陈露为论文共同第一作者，中国林科院林化所刘鹤研究员和武汉大学陈朝吉教授为论文共同通讯作者，南京林业大学王珊珊教授和徐徐教授对论文理论计算部分提供指导。
具有按需粘附-分离特性的自供电水凝胶电子皮肤在人机互动、智能电子和柔性可穿戴等领域具有广泛的应用潜力。目前，水凝胶可逆粘附-分离性能的实现主要通过可逆共价和非共价键、以及利用外部刺激产生的物理拓扑缠结等方式。然而，现有的粘附-分离策略过度依赖于复杂的预处理和粘附体的物理属性，因此通过更为简单、快速且通用的方式构建按需调控的粘附-分离型水凝胶仍极具挑战性。
基于光驱动超分子工程策略的超分子水凝胶设计原则及动态CNF-DA/PAA@Fe3+超分子水凝胶的制备
陈朝吉教授团队联合中国林科院林化所刘鹤研究员团队创新性地提出一种纳米纤维素介导超分子网络多重动态协同调控策略，成功构建了一类具有强韧、可逆粘附和光触发分离的超分子水凝胶（如图）。来源于林木生物质细胞壁的纳米纤维素（CNF）被引入到水凝胶超分子网络，其对超分子网络的增强作用结合Fe3+与聚合物链之间的强配位相互作用以及多巴胺（DA）粘合基团共同赋予水凝胶优异的机械性能和粘附性能。当水凝胶暴露在紫外（UV）光下时，Fe3+与CNF网络发生类光芬顿（P.F.）反应，Fe3+被还原为Fe2+（CNF作为绿色类芬顿试剂），水凝胶络合网络发生解离与重构，从而使水凝胶表现出快速、高效的按需光脱附的粘合行为。令人惊喜的是，该纳米纤维素介导超分子网络多重动态协同调控策略对不同的天然及合成高分子具有广泛的普适性，为具有优异粘附-脱粘性质的动态超分子凝胶的设计提供了新思路。
该项研究得到了国家自然科学基金重大项目（31890774）、江苏省林业科技创新推广项目（LYKJ[2021]04）、国家自然科学基金（52273091）和中央高校基本业务费（691000003）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-47986-y
陈朝吉课题组网址：https://biomass.whu.edu.cn/index.htm
（编辑：肖珊）
