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中國林科院林化所儲富祥/王基夫 AFM：新型木質素基低遷移率的大分子光引發劑-以制備疏水性深共晶凝膠作為水下膠黏劑和傳感器

2024-10-03 來源：高分子科技

近年來，基于導電凝膠的柔性可穿戴傳感器在智能機器人、能量采集和人體運動檢測中得到了廣泛應用。然而，這些柔性傳感器在日常活動中不可避免地暴露于水下等潮濕環境中，例如出汗和潛水作業。當這些柔性傳感器在水中應用時面臨潤脹和小分子物質遷移導致機械性能下降的挑戰，因此亟需開發高效的水下黏附和運動信息檢測傳感器。為此，許多研究者致力于通過UV光、熱或輻射聚合建立疏水網絡的凝膠用于水下傳感器，其中UV光引發聚合技術因其低揮發性有機化合物排放、高固化效率和低能耗而備受關注。盡管這些UV光引發聚合制備的疏水性凝膠在水中表現出優越的抗膨脹性和機械性能，但通常殘留的小分子光引發劑可能存在毒性風險，尤其是在水下環境中發生遷移時，這不僅對人體造成潛在危害，還可能對生態系統造成不良影響。

針對以上問題，近日，中國林業科學研究院林產化學工業研究所儲富祥研究員團隊提出了一種新型木質素基大分子光引發劑（L-BF），通過酯化反應將光敏基團苯甲酰甲酸接枝到木質素骨架上（圖1）。研究了L-BF的光引發效率、遷移行為和疏水性。隨后以L-BF為光引發劑，通過在疏水性深共晶溶劑中進行丙烯酸單體的UV引發本體聚合（圖1），開發了一系列完全疏水的深共晶凝膠（HEG）。所制備的HEG具有高透明度、UV屏蔽、抗膨脹性和卓越的機械性能，并且在水下和有機溶劑中具有低光引發劑遷移性。最重要的是，這些HEG表現出優異的水下粘附力和環境穩定性，可用作水下人體運動檢測、安全可靠的柔性傳感器。

圖1 L-BF和木質素基HEG的制備。A) 制備L-BF結構示意圖。B)UV光引發聚合制備HEG的結構示意圖及其在水下傳感通信中的應用

圖2 L-BF的光引發機理及化學結構表征

圖3 HEG的光學性質、力學性能和L-BF光引發劑遷移特性研究

圖4 木質素基HEG的水下黏附性能

圖5 木質素基HEG的疏水性能

圖6 HEG基柔性傳感器在水傳感和通信中的功能演示

該工作以“Lignin-Based Macromolecular Photoinitiator for Non-Migration, Self-Adhesive, and Water-Resistant Eutectogels toward Underwater Reliable Communication”為題發表在《Advanced Functional Materials》上。
中國林業科學研究院林產化學工業研究所博士研究生羅通為論文的第一作者，指導老師王基夫研究員為論文的通訊作者。該工作還得到了儲富祥研究員和王春鵬研究員的支持和深刻指導，及國家重點研發計劃項目（2023YFD2200503）和國家自然科學基金項目（32371822）的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202414481

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（責任編輯：xu）

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