蔡杰課題組提出纖維素水凝膠強(qiáng)韌化新機(jī)制
近日，Chemical Engineering Journal（《化學(xué)工程雜志》）以研究長(zhǎng)文（Research article）形式在線發(fā)表了化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院蔡杰教授課題組的最新研究成果，論文題為“利用多重模量組分策略構(gòu)筑強(qiáng)韌纖維素-氧化石墨烯復(fù)合水凝膠作為光熱抗菌平臺(tái)”（Strong and Tough Cellulose–Graphene Oxide Composite Hydrogels by Multi-Modulus Components Strategy as Photothermal Antibacterial Platform）?；瘜W(xué)與分子科學(xué)學(xué)院2021屆博士畢業(yè)生衛(wèi)平東為論文第一作者，蔡杰教授為通訊作者。
水凝膠作為一種被大量水分子滲透的交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)，由于具有極高的親水性、化學(xué)穩(wěn)定性和適應(yīng)性受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。以纖維素為代表的生物大分子，由于具有儲(chǔ)量豐富、生物相容性、生物可降解性等優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于水凝膠的構(gòu)筑。然而，傳統(tǒng)生物大分子水凝膠的力學(xué)性能較差，嚴(yán)重限制其應(yīng)用前景。因此，如何從生物大分子出發(fā)制備具有高強(qiáng)度、高韌性和高含水量的生物相容性水凝膠，是目前水凝膠領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
蔡杰課題組提出一種多重模量組分策略制備高強(qiáng)韌、高含水量的雙交聯(lián)纖維素-氧化石墨烯（DCCG）復(fù)合水凝膠?；瘜W(xué)交聯(lián)的纖維素-GO納米片區(qū)域形成非共價(jià)相互作用變得更加具有彈性和柔韌性，半剛性的纖維素鏈通過(guò)自組裝和重結(jié)晶形成纖維素II結(jié)晶水合物，并與剛性的GO納米片作為物理交聯(lián)點(diǎn)在形變過(guò)程中吸收和耗散能量，通過(guò)協(xié)同作用同時(shí)提高DCCG復(fù)合水凝膠的強(qiáng)度和韌性。此外，GO納米片的光熱轉(zhuǎn)化性能導(dǎo)致復(fù)合水凝膠具有優(yōu)異的光熱抗菌性能。該研究有望為從天然高分子出發(fā)構(gòu)筑高性能和多功能復(fù)合材料提供新思路。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、深圳市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展特別基金以及湖北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃經(jīng)費(fèi)支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133964
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