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  隨著資源日趨緊張，如何以綠色可再生的生物質資源為基礎發展具備優異性能的聚合物材料引起了廣泛關注。生物質多糖具備資源豐富、可再生等特點，但現有多糖凝膠往往缺乏優異的機械性能和抗裂紋擴展性能。本研究將密集的氫鍵網絡引入凝膠體系，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%）和裂紋擴展應變、高黏附性能、自修復性能、耐低溫性能和保濕性能。該凝膠可在數分鐘內快速制備成型，通過簡易涂覆法集成于衣物中，起到延緩紡織物燃燒，能實時監測運動、呼吸及溫度變化。本研究為設計超高可拉伸凝膠及其在可穿戴電子領域的應用提供了重要參考。

圖1. 凝膠制備示意圖。(a)結構示意圖。(b)氫鍵網絡。(c)分子動力學模擬：PCP凝膠(2 wt%)與凝膠(2 wt%，H₂O)。(d)氫鍵數量。(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. 力學性能。(a)凝膠實物照片：染色凝膠橫向拉伸(伸長率>9000%)。(b)應力-應變曲線。(c)應變與應力。(d)缺口凝膠的應力-應變曲線。(e)缺口凝膠(2 wt%)拉伸至16250%時的照片。(f)缺口凝膠的應變與斷裂能。(g)與文獻報道性能對比。

  上述研究成果以“Hydrogen Bonding Enhanced Polysaccharide-Based Gels with Ultra-High Stretchability and Unprecedented Crack Propagation Strain”為題，發表在高分子類經典權威期刊《Macromolecules》（DOI: 10.1021/acs.macromol.5c00537）上。德州學院趙靜副教授、程東敏、陳然、楊薪貽、李憶羅、郭躍進等為論文作者，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：天津大學英才教授，教育部新世紀優秀人才。主要從事功能高分子材料、聚合物納米復合材料的研究工作。先后主持了國家自然科學基金和省部級項目30余項。發表SCI收錄論文100余篇，已獲得授權中國發明專利47項。

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

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