近年来，可持续全纤维基水凝胶引起了研究者的广泛关注，然而由于纤维素本身的特性，全纤维素基水凝胶的低应变始终制约其进一步的应用。近日，为了解决这一问题，不列颠哥伦比亚大学Feng Jiang团队通过使用高碘酸氧化而后再还原的方法，将纤维素糖环转化为带有大量羟基的高分子链（图1），从而实现了一种拉伸率高达40000%的全纤维素水凝胶。该水凝胶同时也具有近乎100%的自修复能力（图2）。同时，高拉伸性赋予了该水凝胶原位形成高强度纤维素纤维的能力（图3）。该水凝胶也可以作为应变传感器检测人体运动，并可以作为可持续生物电极监测人体生理信号（图4）。

图1. 全纤维素水凝胶的设计机理。

图2. 全纤维素水凝胶的自愈合性能。

图3. 全纤维素水凝胶的高拉伸性与纤维的原位形成。

图4. 全纤维素水凝胶作为应变传感器和生物电极。

  总之，本文通过开环氧化还原的方式成功了调控了纤维素内部的氢键结构，实现了纤维素糖环单元从环到链的转化，并且成功制备了应变高于40000%的全纤维素水凝胶。这为纤维素基水凝胶的发展拓宽了方向。

  该工作以“All-cellulose hydrogel with ultrahigh stretchability exceeding 40000%”为题发表在《Materials Today》上（Mater. Today 2024，just accepted）。文章第一作者是不列颠哥伦比亚大学Sustainable Functional Biomaterials Lab已毕业的硕士生Yifan Zhang和博士生Xia Sun。不列颠哥伦比亚大学林学院木材科学系Feng Jiang教授为论文的唯一通讯作者。不列颠哥伦比亚大学林学院木材科学系Sustainable Functional Biomaterials Lab为论文的第一通讯单位。

  全文链接：Y. Zhang, X. Sun, Y. Ye, H. Oguzlu, Y. Zhu, J. Zhu, K. Le, P. Yang, F. Jiang, Mater. Today 2024.

  https://doi.org/10.1016/j.mattod.2024.02.007

  下载：All-cellulose hydrogel with ultrahigh stretchability exceeding 40000%