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化学化工学院科研团队在材料与化学类顶刊《Advanced Materials》上发表最新成果

文章作者：化学化工学院

发布时间：2023-07-22

近日，化学化工学院胡若飞副教授团队与天津大学、山东大学课题组合作，在材料与化学类顶刊 Advanced Materials上（近五年平均影响因子30.2，中科院一区TOP，DOI: 10.1002/adma.202303632）发表研究成果。化学化工学院胡若飞副教授为论文第一作者，通讯作者为我校生命科学院赵静博士和天津大学郑俊萍教授，德州学院为第一完成单位。

功能性聚合物通常具有优异柔韧性，在柔性电子器件、软体机器人等领域表现出巨大的应用潜力。随着资源日趋紧张、全球污染日益严重，功能性聚合物在使用完以后往往难以回收再利用，造成严重的环境污染，这不符合绿色可持续发展要求。因此，如何以绿色可再生的生物质资源为基础，发展具备可实现损伤再修复，尤其是能回收再利用、且综合性能良好的功能性聚合物材料引起了人们的广泛关注。淀粉因具有来源丰富、可再生、能降解、价格低廉、无毒、生物相容性好等特点而备受关注。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。

图1. 淀粉基凝胶制备示意图

基于上述问题，化学化工学院胡若飞博士及其合作者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，以两性离子聚合在凝胶体系之间形成第二网络，两性离子之间能形成静电相互作用，再以纳米离子增强可逆相互作用。受益于静电作用、氢键构建的可逆非共价交联网络，得到的淀粉基凝胶显示出了优异的力学性能、快速自修复性能，优异的耐低温性能和黏附性能。该凝胶能够直接应用为柔性器件，在低温条件下或者剪断修复之后，仍具有原有性能。此外，该淀粉基凝胶还可以在能量存储器件中作为固态电解质，由此编制的电容器显示出良好的比电容。在多重优异性能基础上，从环境保护和资源利用角度出发，实现其回收利用是目前面临的难题。由于淀粉是该凝胶的主要成分，因此，其能通过类似于揉捏面团的方式实现回收再利用。该凝胶还可以在离子溶液中溶解，经透析实现回收再利用。这项工作为设计可回收的多功能性聚合物提供了一种建设的思路。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303632