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  液態(tài)金屬是一種具有高導電性、可流動性和低毒性的金屬導電填料，進一步微/納米化處理可以增強其在生物醫(yī)療、柔性電子、熱管理等領域的應用。然而，液態(tài)金屬微/納米顆粒易因極大的表面張力發(fā)生團聚，通常需要加入有機或無機分散劑對其進行穩(wěn)定。傳統(tǒng)的分散劑如陽離子表活劑或硫醇均具有一定毒性，因此，大量的生物質資源如纖維素、殼聚糖等近年來被開發(fā)用于分散穩(wěn)定液態(tài)金屬，但種類相對較少且功能單一，亟需開發(fā)新型生物質基多功能液態(tài)金屬分散劑。

  針對上述問題，北京林業(yè)大學材料學院彭鋒教授課題組將目光著眼于半纖維素基液態(tài)金屬穩(wěn)定劑的開發(fā)，在前期的工作中，通過將溶解漿副產物木聚糖進行醛基化改性，制備了兼具生物相容性、優(yōu)異穩(wěn)定性的木聚糖基液態(tài)金屬墨水材料，可用于催化聚合和凝膠基傳感材料的制備（Green Chemistry, 2021, 23, 7796-7804）。但由于木聚糖分子間相互作用力較弱，成膜性較差，直接限制了木聚糖基液態(tài)金屬油墨的實際應用。因此，他們進一步以針葉木輻射松中的葡萄糖甘露聚糖類半纖維素（GM）為原料，通過改性制備得到羧甲基葡萄糖甘露聚糖（CGM）并進一步作為液態(tài)金屬（EGaIn）微/納米液滴的分散劑劑，制備出具有高效膠體穩(wěn)定性的CGM/EGaIn墨水。與木聚糖基液態(tài)金屬油墨材料相比，除了同樣具有可在不同基質上打印成型的特點外，CGM/EGaIn油墨還可以自沉積形成具有高機械強度 (斷裂強度：~ 94 MPa和模量：~ 3.8 GPa)和光熱轉化功能的Janus薄膜（圖1-2）。此外，該薄膜較好的導電性和極佳的應變靈敏度，使其能夠有效作為傳感材料監(jiān)測人體運動。本研究為半纖維素的高值化利用以及生物相容性和高性能納米液態(tài)金屬材料的開發(fā)提供了新的前景。

圖1，多功能羧甲基葡萄糖甘露聚糖/液態(tài)金屬納米油墨示意圖

圖2. CGM/EGaIn膜的Janus形貌和機械性能。（a）CGM/EGaIn膜的照片、表面和截面SEM圖；（b）CGM/EGaIn膜的截面能譜圖；（c）CGM/EGaIn膜的應力-應變曲線。

  該工作以“Self-Standing, Photothermal-Actuating, and Motion-Monitoring Janus Films One-Pot Synthesized by Green Carboxymethyl Glucomannan/Liquid Metal Nanoinks”為題發(fā)表在《ACS Appl. Mater. Interfaces》上（10.1021/acsami.2c04796）。文章第一作者是北京林業(yè)大學大學博士研究生胡亞潔，通訊作者為北京林業(yè)大學彭鋒教授，第一單位為北京林業(yè)大學林木生物質化學北京市重點實驗室。該研究得到國家重點研發(fā)項目（2019YFB1503803），北京林業(yè)大學杰出青年人才培培育計劃項目（2019JQ03017），制漿造紙科學與技術教育部重點實驗室開放基金項目（KF202007），教育部中國-111項目（BP0820033）等項目的資助。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c04796