石油基导电水凝胶具有较高的柔韧性、可调的力学性能和优异的电化学性能，在柔性电子设备等领域具有广阔的应用前景，但其较差的生物降解性给生态环境带来了巨大危害。纤维素具有可再生、无毒、可降解等优势，是制备离子导电水凝胶的理想材料。然而，无机导电离子的引入会破坏纤维素分子间的氢键网络结构，导致纤维素水凝胶的力学性能出现严重衰减。因此，开发兼具高机械强度和离子导电性能的纤维素水凝胶仍然面临挑战。

图1 纤维素/BT水凝胶的制备。

图2 纤维素、BT和纤维素/BT水凝胶的结构和形貌分析。

图3 利用DFT计算探究BT对纤维素-纤维素和纤维素-BT间相互作用的影响。

图4 纤维素水凝胶的力学性能。

图5 高离子电导率及抗冻机理解释。

  上述研究成果以“Strong, tough, ionic conductive, and freezing-tolerant all-natural hydrogel enabled by cellulose-bentonite coordination interactions”为题在线发表于期刊《Nature Communications》上。该研究工作由中国林科院林化所、武汉大学和南京林业大学共同协作完成，中国林科院林化所博士研究生王思恒为论文第一作者，武汉大学资源与环境科学学院博士后余乐博士为论文共同第一作者，中国林科院林化所刘鹤研究员和武汉大学陈朝吉教授为论文共同通讯作者。感谢南京林业大学王珊珊教授和徐徐教授对论文工作提供的帮助。感谢国家自然科学基金重大项目（31890774）、江苏省林业科技创新推广项目（LYKJ[2021]04）和武汉大学（691000003）对该工作的资助。

  论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-30224-8