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輕工院研究團隊在《Advanced Functional Materials》上發(fā)表研究成果
來源：輕工院通訊員：吳文娟、姜波攝影： 編輯：尹申申審核：襲開國、吳媚卿、王志國、徐勇瀏覽：時間：2024-11-19
【南林新聞中心訊】近日，我校輕工與食品學院金永燦教授團隊在材料科學一區(qū)TOP期刊《Advanced Functional Materials》（影響因子18.5）發(fā)表題為“Multi-Solvent-Induced Gradient Aggregation Rendered Superstrong, Tough, Stretchable, and Fatigue-Resistant Lignin-Based Supramolecular Hydrogels”的研究論文（文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202417206）。南京林業(yè)大學為唯一完成單位，輕工與食品學院博士生谷一輝為論文的第一作者，金永燦教授和姜波副教授為共同通訊作者。該研究工作獲得了國家自然科學基金、江蘇省重點研發(fā)計劃、江蘇省自然科學基金等項目的資助。
傳統(tǒng)水凝膠通常難以同時具有良好的剛性和韌性，極大地限制了其作為結(jié)構(gòu)材料的應用。最近幾年開發(fā)的雙網(wǎng)絡水凝膠通過犧牲鍵耗散能量以增強材料的韌性，但未能從根本上改善材料的綜合強度性能。因此，深入研究水凝膠材料的增強機制，實現(xiàn)從分子到微米跨尺度設計超分子水凝膠結(jié)構(gòu)，對開發(fā)兼具強度和韌性的先進水凝膠材料至關重要。本研究基于多尺度水凝膠層狀結(jié)構(gòu)原理，在微納和分子水平調(diào)控水凝膠結(jié)構(gòu)，提出了多溶劑高溫退火策略，用于構(gòu)建具有超強、超韌、可拉伸且抗疲勞特性的聚乙烯醇-木質(zhì)素水超分子水凝膠。研制的水凝膠展現(xiàn)出優(yōu)異的強度性能，同時具有高模量（74.4 MPa）、高韌性（90 MJ m-3）、高撕裂強度（34000 J m2）、高拉伸強度（24.8 MPa）以及高抗壓強度（60 MPa）等特性。此外，該木質(zhì)素基超分子水凝膠還表現(xiàn)出卓越的抗疲勞性、生物相容性以及活性氧清除活性。
通過多溶劑高溫退火策略構(gòu)建的聚乙烯醇-木質(zhì)素水凝膠，具有優(yōu)越的結(jié)構(gòu)、力學性能和生物性能，為生物醫(yī)學替代材料（如天然肌腱和韌帶）提供了一種極具潛力的選擇，有望應用于生物醫(yī)學、軟機器人和柔性電子等工程領域。
