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蔡杰课题组提出纤维素水凝胶强韧化新机制

来源: 作者: 更新时间:2021-12-20


近日,Chemical Engineering Journal(《化学工程杂志》)以研究长文(Research article)形式在线发表了莉莉影院私人入口蔡杰教授课题组的最新研究成果,论文题为“利用多重模量组分策略构筑强韧纤维素-氧化石墨烯复合水凝胶作为光热抗菌平台”(Strong and Tough Cellulose–Graphene Oxide Composite Hydrogels by Multi-Modulus Components Strategy as Photothermal Antibacterial Platform)。莉莉影院私人入口2021届博士毕业生卫平东为论文第一作者,蔡杰教授为通讯作者。

水凝胶作为一种被大量水分子渗透的交联聚合物网络,由于具有极高的亲水性、化学稳定性和适应性受到了学术界和工业领域的广泛关注。以纤维素为代表的生物大分子,由于具有储量丰富、生物相容性、生物可降解性等优势,已被广泛应用于水凝胶的构筑。然而,传统生物大分子水凝胶的力学性能较差,严重限制其应用前景。因此,如何从生物大分子出发制备具有高强度、高韧性和高含水量的生物相容性水凝胶,是目前水凝胶领域的研究热点。

蔡杰课题组提出一种多重模量组分策略制备高强韧、高含水量的双交联纤维素-氧化石墨烯(DCCG)复合水凝胶。化学交联的纤维素-GO纳米片区域形成非共价相互作用变得更加具有弹性和柔韧性,半刚性的纤维素链通过自组装和重结晶形成纤维素II结晶水合物,并与刚性的GO纳米片作为物理交联点在形变过程中吸收和耗散能量,通过协同作用同时提高DCCG复合水凝胶的强度和韧性。此外,GO纳米片的光热转化性能导致复合水凝胶具有优异的光热抗菌性能。该研究有望为从天然高分子出发构筑高性能和多功能复合材料提供新思路。

该研究得到国家自然科学基金、深圳市战略性新兴产业发展特别基金以及湖北省重点研发计划经费支持。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133964

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