天大郑俊萍教授/德院赵静副教授等AFM：超高可拉伸淀粉基水凝胶

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2024-11-16 08:06

正文

随着资源日趋紧张，如何以绿色可再生的生物质资源为基础，发展综合性能良好的功能性聚合物材料是目前面临的挑战。淀粉具有来源丰富、可再生、能降解、价格低廉、无毒、生物相容性好等优点而备受关注。由于其上述特点，近年来淀粉被不断的研究开发以满足可持续发展要求。然而淀粉的机械性能往往较差，单一成分的淀粉不适合在柔性电子器件、软体机器人等领域的应用。

天津大学郑俊萍教授、德州学院赵静副教授等基于上述问题，以淀粉为基体开展了深入的研究。淀粉具有大量的羟基基团，能够形成氢键网络，然而，其力学性能仍然不够理想。为此，通过聚丙烯酰胺以及构筑大量氢键设计得到了一种双网络淀粉基水凝胶。借助于分子链的卷曲和丰富的氢键，凝胶的伸长率能达到36000%仍不断裂。进一步以微量共价键共价交联，共价键与氢键相结合的形式将高可拉伸水凝胶的强度提高到0.28 MPa。此外，得到的水凝胶具有优异的耐低温性能、黏附性能和保湿性能，能够在苛刻的条件下应用于身体健康的实时监测，显示了其潜在应用性能。该研究工作对设计超高可拉伸的聚合物材料提供了重要参考。

图1. 淀粉基水凝胶：（a-b）快速成型，（c）透明，（d-f）超高可拉伸性能及（g-h）耐低温性能。

图2. 淀粉基水凝胶：（a-c）力学性能和（d-g）氢键相互作用。

以上研究成果以“Extremely Ultrahigh Stretchable Starch-Based Hydrogels with Continuous Hydrogen Bonding”为题，发表在《Advanced Functional Materials》（DOI: 10.1002/adfm.202415530）上。德州学院赵静博士、陈然、程东敏、杨薪贻、张红博士等为论文共同作者，郑俊萍教授和胡若飞副教授为论文共同通讯作者。

作者介绍：

郑俊萍：天津大学英才教授，教育部新世纪优秀人才。主要从事功能高分子材料、聚合物纳米复合材料的研究工作。先后主持了国家自然科学基金和省部级项目30余项。发表SCI收录论文100余篇，已获得授权中国发明专利47项。

赵静：德州学院副教授，毕业于山东大学化学化工学院，主要从事功能性聚合物的研究工作，主持山东省自然科学基金两项，研究成果以一作和通讯在Advanced Materials等期刊发表SCI论文二十余篇。

论文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202415530

来源：高分子科学前沿

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