顆粒在線訊：為了滿足不同應(yīng)用的需求，如：柔性電子設(shè)備，傷口修復(fù)，器官組織模擬，軟體機(jī)器人等，水凝膠被制作成了三維，二維或者一維的材料。相對(duì)于三維或者二維水凝膠，一維水凝膠，也被稱為水凝膠纖維，具有很小的表面積，這也意味著水凝膠纖維在相同的負(fù)荷之下，會(huì)承受更大的壓強(qiáng)，這也使得在應(yīng)用中對(duì)水凝膠纖維的機(jī)械強(qiáng)度有著比三維或者二維更高的要求。盡管已報(bào)道的水凝膠纖維有著不錯(cuò)的機(jī)械性能，但這些纖維基本上都是通過(guò)人工拉絲形成的，不能夠應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)，這也限制了這些水凝膠纖維在工業(yè)和生活中的實(shí)際應(yīng)用

卡爾加里大學(xué)化學(xué)和石油工程系呂清葉教授團(tuán)隊(duì)基于銀-木質(zhì)素納米顆粒誘導(dǎo)的氧化脫羧和醌-領(lǐng)苯二酚的可逆氧化還原反應(yīng)，并在水凝膠前驅(qū)液中加入檸檬酸，丙烯酸和聚（丙烯酰胺-共-丙烯酸）。經(jīng)過(guò)室溫下反應(yīng)交聯(lián)，形成了具有持久粘附性，強(qiáng)抗菌性和強(qiáng)可紡絲性的水凝膠。該水凝膠的拉伸性能極其優(yōu)異（超過(guò)12400%），并可通過(guò)手動(dòng)拉絲，電紡機(jī)，自制抽絲機(jī)制作微米或納米級(jí)水凝膠纖維。所得的微米級(jí)纖維顯示出了卓越的機(jī)械性能，包括422.0兆帕拉伸應(yīng)力，86.5%的應(yīng)變，8.7 GPa的楊氏模量和281.6 MJ m-3的韌性。此外，納米級(jí)纖維可通過(guò)電紡機(jī)紡到個(gè)人防護(hù)設(shè)備（如口罩）上形成一層對(duì)于細(xì)菌氣溶膠有接近100%殺菌效率的抗菌涂層。論文的第一作者為何瀟博士后研究員。

TOC

圖1. a) 通過(guò)“接觸-分離-拉伸”的方法手動(dòng)從超拉伸水凝膠中生成微米級(jí)水凝膠纖維，水凝膠微米纖維的b) 外部和c)橫截面掃描電子顯微鏡圖像，水凝膠微米纖維承受d)扭轉(zhuǎn)，e)彎曲，f)打結(jié)和g)承重。其中圖g)表現(xiàn)為單根直徑約為50微米的水凝膠纖維成功承受住質(zhì)量為11.9克重量的掛飾。

圖2. a)通過(guò)19號(hào)針頭，用超拉伸水凝膠寫出“UCHYDROGEL”，b)用來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)水凝膠纖維的自制抽絲機(jī)，c)紡出的水凝膠纖維具有均勻的直徑和d)單根紡絲水凝膠纖維的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。d)中的插圖表現(xiàn)為用9.5毫克水凝膠纖維束成功吊起317.2克重量的瓶裝甲醇，顯示了紡絲水凝膠微米纖維優(yōu)異的機(jī)械性能。

圖3. 通過(guò)電紡機(jī)紡出的納米級(jí)水凝膠纖維應(yīng)用：a，b)具有水凝膠納米纖維涂層的口罩（HFM）和普通商業(yè)口罩（CM）表面的掃描電子顯微鏡圖像。c,d) 圖a和b中紅色區(qū)域的放大微觀結(jié)構(gòu)（背散射電子圖像），其中圖c證明了銀納米顆粒（白點(diǎn)）在水凝膠纖維中的良好分散性，e,f)在暴露在細(xì)菌氣溶膠之后在周圍環(huán)境中放置2小時(shí)候，具有水凝膠納米纖維涂層的口罩和普通商業(yè)口罩的抗菌效率對(duì)比。