Page 32 - 《精细化工》2023年第11期

·2344· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

学性能。这项工作为开发环境适应性电池和高效利 掺导电纳米颗粒 MnO 2 、聚苯胺、多壁碳纳米管
用农作物秸秆提供了新的机遇。MA 等 [68] 利用丙烯 （MWCNTs）和还原氧化石墨烯，以天然纤维素为
酸（ AA ）、纤 维素和 N,N- 亚甲基 双丙烯酰 胺 骨架构建了具有超导离子通道的离子电解质膜
（MBAA），在碱性条件下通过自由基聚合反应制 （IEM），实验表明，IEM 制备的仿生人工肌肉展
备了耐碱性的聚丙烯酸钠/纤维素双网络水凝胶，在 现出优异的驱动性能，包括超快响应速度、偏转位
交联剂的作用下，水凝胶具有优异的拉伸应变性能 移（16.284 mm）和输出力（4.153 mN），这为开发
（可达 1000%）和导电率（0.28 S/cm），研究发现， 高效人工肌肉的驱动性能提供了创新灵感（图 7）。
由该水凝胶设计组成的柔性锌-空气电池，拉伸应变 XU 等 [70] 以纤维素水凝胶为基材，通过界面聚合法
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可达 800%，能量密度达到 210.5 mW/cm ，而且电 原位合成 PANI，通过水的氢键作用使其固定在亲水
池装置在具有优异的柔软性、耐用性的同时，也具 纤维素中，结果显示，PANI/纤维素复合水凝胶具有
有一定的防水性和可织性。以上研究表明，纤维素 良好的机械性能和生物相容性，PANI 的分层微原结
基导电水凝胶可以在电池方面很好的应用，但就目 构和电导率可以显著诱导神经元的黏附和引导延
前研究而言，在纤维素基导电水凝胶设计电池的基 伸。DENG 等 [71] 设计了基于天然聚合物中木质素和
础上提高电池的储能、耐用性以及缩小体积方面仍 纤维素的多功能水凝胶，木质素作交联剂，在动态
需要进一步探究。 硼酸键修饰的羟丙基纤维素之间构建水凝胶，水凝
3.4 生物医疗材料 胶具有优异的广谱抗菌性能、良好的组织黏附性和
近年来，随着生物医疗技术的发展，C-ECH 由 导电性，水凝胶的组织黏附性使其在大鼠肝损伤模
于独特的多孔结构、良好的生物相容性、优异机械 型中具有良好的止血性能，体内实验表明，水凝胶
性能和表面易改性等特点，已成为生物医疗的理想 能够维持湿润的愈合环境，减少炎症细胞浸润，促
材料，主要应用在创伤修复和组织工程等方面。 进 M 2 巨噬细胞极化，加速胶原蛋白沉积，促进新生
SUN 等 [69] 利用模拟人体肌肉神经兴奋机制，共 血管再生，并显著加快感染伤口的愈合。

注：纯再生纤维素电解质膜被标记为 Cel-1；多壁碳纳米管水分散体/还原氧化石墨烯/二氧化锰/聚苯胺标记为 Cel-6
图 7 人体肌肉的激励运输过程（a）、高系数离子通道运动机制（b、c）、全水凝胶人造肌肉的机电实验（d） [69]
Fig. 7 Excitation transportation process of human muscle (a), high-efficient ion channel movement mechanism (b, c),
electromechanical experiment of all-hydrogel artificial muscles (d) [69]