科研进展

科研进展

中心汪钟凯教授课题组在生物基温敏水凝胶研究领域取得新进展

      中心课题组近期在纤维素基温敏水凝胶领域取得进展,在ACS Applied Polymer Materials期刊上发表论文“Multiple Stimuli-Responsive Cellulose Hydrogels with Tunable LCST and UCST as Smart Windows”。刺激响应型聚合物在许多领域有着广泛的应用,具有单相转变(LCSTUCST)的聚合物在许多年前就已被广泛研究。在此,中心汪钟凯教授课题组报道了热响应和电响应的纤维素基水凝胶,具有LCSTUCST型转变和高韧性。通过甲基纤维素接枝聚丙烯酰胺(MC-g-PAM)水凝胶是通过铈离子引发的接枝聚合来设计的。这种方法允许在水体系中直接从多糖中接枝聚合物,这为水凝胶提供了明确的化学网络和高机械强度。MC-g-PAM水凝胶经历了有效的LCSTUCST型相变。在低温下,PAMMC之间的氢键相互作用导致聚集,导致UCST转变。在高温下,分子间氢键导致LCSTMC-g-PAM水凝胶的UCST值低于LCST值(LCST>UCST),导致形成透明的“温度窗口”,水凝胶高度透明。通过使用各种纤维素衍生物或添加不同浓度的氯化钠,可以方便地调节透明的“温度窗口”。通过调节MC含量,可以控制水凝胶的透光率和机械强度。更重要的是,外加电压可以触发MC-g-PAM水凝胶的相变。MC-g-PAM水凝胶具有优异的机械柔韧性和弹性(如弯曲、挤压和拉伸)。这种特殊的双刺激响应水凝胶具有LCSTUCST两种类型的跃迁和良好的力学性能,有望成为智能窗的智能材料。



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