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  隨著資源日趨緊張，如何以綠色可再生的生物質(zhì)資源為基礎(chǔ)發(fā)展具備優(yōu)異性能的聚合物材料引起了廣泛關(guān)注。生物質(zhì)多糖具備資源豐富、可再生等特點(diǎn)，但現(xiàn)有多糖凝膠往往缺乏優(yōu)異的機(jī)械性能和抗裂紋擴(kuò)展性能。本研究將密集的氫鍵網(wǎng)絡(luò)引入凝膠體系，成功制備了卡拉膠基（PCP）凝膠。密集的氫鍵賦予凝膠高拉伸性能（>16000%）和裂紋擴(kuò)展應(yīng)變、高黏附性能、自修復(fù)性能、耐低溫性能和保濕性能。該凝膠可在數(shù)分鐘內(nèi)快速制備成型，通過簡易涂覆法集成于衣物中，起到延緩紡織物燃燒，能實(shí)時監(jiān)測運(yùn)動、呼吸及溫度變化。本研究為設(shè)計(jì)超高可拉伸凝膠及其在可穿戴電子領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要參考。

圖1. 凝膠制備示意圖。(a)結(jié)構(gòu)示意圖。(b)氫鍵網(wǎng)絡(luò)。(c)分子動力學(xué)模擬：PCP凝膠(2 wt%)與凝膠(2 wt%，H₂O)。(d)氫鍵數(shù)量。(e)凝膠(2 wt%)與凝膠(2 wt%， H₂O)的FTIR光譜。(f)凝膠(2 wt%)的XPS全譜。(g)與已有報道高可拉伸凝膠的性能對比。

圖2. 力學(xué)性能。(a)凝膠實(shí)物照片：染色凝膠橫向拉伸(伸長率>9000%)。(b)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。(c)應(yīng)變與應(yīng)力。(d)缺口凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。(e)缺口凝膠(2 wt%)拉伸至16250%時的照片。(f)缺口凝膠的應(yīng)變與斷裂能。(g)與文獻(xiàn)報道性能對比。

  上述研究成果以“Hydrogen Bonding Enhanced Polysaccharide-Based Gels with Ultra-High Stretchability and Unprecedented Crack Propagation Strain”為題，發(fā)表在高分子類經(jīng)典權(quán)威期刊《Macromolecules》（DOI: 10.1021/acs.macromol.5c00537）上。德州學(xué)院趙靜副教授、程東敏、陳然、楊薪貽、李憶羅、郭躍進(jìn)等為論文作者，鄭俊萍教授和胡若飛副教授為共同通訊作者。

作者介紹：

  鄭俊萍：天津大學(xué)英才教授，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才。主要從事功能高分子材料、聚合物納米復(fù)合材料的研究工作。先后主持了國家自然科學(xué)基金和省部級項(xiàng)目30余項(xiàng)。發(fā)表SCI收錄論文100余篇，已獲得授權(quán)中國發(fā)明專利47項(xiàng)。

  趙靜：德州學(xué)院副教授，畢業(yè)于山東大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，主要從事功能性聚合物的研究工作，主持山東省自然科學(xué)基金兩項(xiàng)。近年來研究成果以一作和通訊在Advanced Materials、Advanced Functional Materials等期刊發(fā)表SCI論文20余篇。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5c00537