【48812】《CEJ》北京理工大学阎继鹏孙剑：动态两亲离子域改性水凝胶！
作为一种结构可规划的绿色溶剂，离子液体（ionic liquids, ILs）在制备和改性功用资料方面具有十分显着优势。根据ILs微环境的规划及其进程强化机制方面的长时间堆集，团队近年来在ILs制备和改性功用资料（如凝胶资料、生物基资料、光电资料等）方面取得了系列研讨进展（图1）。例如，ILs在调控离子凝胶结构和功用方面发挥的共同效果，为规划高功用离子凝胶供给了新机遇（ Adv. Funct. Mater. , 2022, 32, 202203988, ESI高被引论文）；中空聚合IL微球（PIL-x）可经过其阴离子品种调控和强化光生电子储藏和传输行为，使得改性后的g-C3N4具有优异才能的可见光响应和产氢功用，为进一步提高有机半导体光活性供给了新思路（ Chem. Eng. J. , 2022, 440, 135625）；低成本质子型ILs可完成木质素在无卤素、温文条件下的高效脱甲基化制备木质素多酚，对生物质高值化使用及多酚工业展开供给了新路线（ Chem. Eng. J. , 2022, 443, 136486）；ILs在有机结构资料组成、功用和使用中的强化效果，为展开和使用多孔有机功用资料供给了新战略（ Coord. Chem. Rev. , 2023, 493, 215304）；终究，晶体原位拼装进程中ILs可优化晶体生长并大大下降晶体阱密度，制备的自清洁MAPbI3单晶具有优异才能的光勘探功用（可见-红外光谱中的比勘探率为2.83 × 1012 Jones，X射线），该工作为高质量钙钛矿单晶的研制供给了一种新技术（ Adv. Funct. Mater. , 2024, 34, 2314237）。
根据前期研讨根底，团队进一步提出了“动态两亲离子域（DAID）”的规划战略，选用具有两亲性结构的可聚合IL单体，与丙烯酰胺单体共聚，组成了兼具高应变（1200-2390%）、强耐性（5-15 MJ -3）、优异电导率（0.13-0.2 mS cm-1）和高抗裂纹扩展才能的功用凝胶（图2）。在凝胶的三维聚合物网络中，ILs的结构域提高了聚合物的内聚强度；一起，ILs阳离子的长疏水烷基链作为物理交联点供给了杰出的疏水结合以增强力学功用。因而，DAID的引进可使聚丙烯酰胺亲水链在大变形进程中逐步打开。
1H核磁共振和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等手法标明不同单体间（即，丙烯酰胺与ILs）存在强相互效果（图3a和b）。当ILs浓度高于临界胶束浓度时，经过非共价相互效果可自拼装构成胶束（图3c）。图3d进一步证明了丙烯酰胺和ILs胶束因为相互效果而产生集合，然后构成了尺度更大的混合单体系统。终究，DAID的引进使凝胶呈现出细密的网络结构（图3e）。
跟着延伸率添加，聚合物细密骨架网络结构中的孔相应地沿着拉伸方向扩展（图4a-c）。拉伸进程中一起随同干与色呈现（图4d和e），标明拉伸后聚合物骨架向各向异性改变。此外，聚合物链间均匀距离变短（图4f），标明聚合物中分子链互相接近，取向度添加。因为DAID-水凝胶骨架可均匀变形，因而完成了杰出的高应变功用（图4g）。一起，聚合物网络定向摆放有用耗散了能量以接受外力，然后增强了凝胶耐性。
该凝胶为人体多方位健康监测供给了高活络的根底资料，其对人体的实时监测状况如图5所示。以呼吸监测为例，可将凝胶贴片置于胸腹部位（图5f），期间经过应变感应反应信号以准确查询呼吸频率。不仅如此，凝胶贴片可根据需求贴于相关部位并进行运动实时监测，如大幅度的手指曲折（图5a）、肘部曲折（图5b）、跑步运动（图5c）等和小幅度的按压、吞咽和呼吸等（图5d-f）。此外，含有缺口的凝胶仍可活络检测折腰、跑步和深蹲等运动而不开裂（图5g-i）。总归，DAID的规划战略为调控凝胶聚合物网络供给了辅导，并为非触摸医用设备的研制奠定了必定的资料根底。
绿色生物制作团队环绕国家“双碳”和生命大健康严重需求，重视化学、生物、化工、资料等多学科穿插交融，展开交融功用介质调控和绿碳清洁转化的使用根底研讨，详细方向包含功用化离子液体规划及其微环境效果调控；生物基化学品（如生物燃料、医药分子等）和功用资料（如纤维、薄膜等）绿色组成；光动力抗菌和污染物消解，酶固定化及仿生酶工程，柔性可穿戴传感器材及发光器材构建等。
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