采樣材料作為離子遷移譜、質譜、紅外光譜、表面增強拉曼等痕量檢測方法的基礎,其采樣效率能夠直接決定檢測成敗。目前,常用的采樣材料為棉纖維、芳香聚酰胺紙、尼龍包覆玻璃纖維等,由于粘附力弱和接觸面積小,采樣效率均低于1%。為了提高采樣效率,目前主要有兩種策略:i)通過化學修飾、拓撲化、集成粘附層方式處理采樣材料表面,增加其與目標物的粘附力;ii)通過濕化采樣材料,增加其與目標物的接觸面積。然而,第一種策略的提升效果非常有限;第二種策略缺乏普適性,甚至能夠損壞被采樣的基底!八街,可以攻玉”,可逆粘附水凝膠的出現為采樣材料領域的發展帶來了新的思路,這是由于其既具有現有兩種策略的優點,如易于修飾的表面基團、可控的溶劑加載等,又具有柔性和機械強度的完美結合。然而,迄今為止,以水凝膠為基礎設計的采樣材料未見報道。
近日,中國科學院新疆理化技術研究所竇新存研究員團隊報道了一種用于高效采樣的可逆粘附水凝膠定向設計策略,即以氫鍵、配位鍵和動態共價鍵實現水凝膠對不同基底的粘附,以雙網絡結構保障水凝膠的機械性能和可逆粘附性能。在此基礎上,通過在水凝膠中加載比色試劑構筑采樣和比色一體化的傳感平臺,實現了對痕量典型制式爆炸物(TNT和DNT)和非制式爆炸物(S)的現場可視化檢測。
圖2 PAA/PVA-B雙網絡水凝膠的粘附機理及性能
該研究創新性地將水凝膠引入采樣領域,定向設計合成了適用于采樣的可逆粘附水凝膠,不但具有良好的可逆粘附能力,而且可以實現對可疑場景的采樣和檢測一體化,為采樣材料的設計與開發提供了新思路。
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140493
作者簡介:

竇新存,中國科學院新疆理化技術研究所研究員,入選國家萬人計劃-青年拔尖人才(2019年)及科技創新領軍人才(2022年),F任新疆爆炸物安全科學自治區重點實驗室主任、新疆危爆品防控工程技術研究中心主任,兼任易制爆危險化學品國家市場監管重點實驗室學術會員會主任、中國兵工學會防爆安檢專業委員會委員、中國儀器儀表學會理事等。迄今,以第一/通訊作者在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、Small等期刊發表SCI文章70余篇,授權中國發明專利40余項,研制原創裝備10余種,部分實現轉化,并入選國家“十三五”科技創新成就展。第一完成人獲新疆科技進步一等獎,獲新疆“最美科技工作者”等榮譽。
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