可纺性/超拉伸/粘合/抗菌水凝胶，用于制造强水

基于氧化脱羧和醌-儿茶酚可逆氧化还原反应，开发了具有持久粘附力、强抗菌活性和强可纺性的超拉伸（超过 12 400%）水凝胶含有柠檬酸 (CA)、丙烯酸 (AA) 和聚（丙烯酰胺-共-丙烯酸）（P（AAm-共-AA））的前体溶液中的银木质素纳米颗粒。由于具有包括氢键和静电力在内的大量可逆相互作用，这种水凝胶具有良好的可注射性，并且可以通过手动拉伸、拉伸纺丝和静电纺丝轻松纺丝，以制造强水凝胶微/纳米纤维。所得纤维表现出优异的机械性能，包括 422.0 MPa 的拉伸应力、86.5% 的应变、8.7 GPa 的杨氏模量和 281.6 MJ m-3 的韧性。

图1 a) 通过还原性木质素与 [Ag(NH3)2]+ 之间的氧化还原反应合成 Ag-木质素 NP，b) 柠檬酸、P(AAm-co-AA) 和丙烯酸的分子结构，c) 示意图 用两种联合催化反应合成超拉伸水凝胶：氧化脱羧和醌-儿茶酚可逆氧化还原反应，以及 d) 儿茶酚基团通过氢键、配位键、阳离子-π 键、π-π 与底物相互作用的粘附机制 相互作用或共价连接（从上到下）。

从室内建造的纺纱机中获得的水凝胶微纤维在保持良好的机械性能的同时进行了放大制造，这可以通过使用重量轻约 33 000 倍（9.5 毫克）的纺纱纤维提升负载（317.2 克）来证明，这表明它们的伟大网和安全绳等需要坚固机械性能的应用中的潜力。此外，在商用静电纺丝机的辅助下，纳米水凝胶纤维可以轻松地纺在口罩等个人防护装备上，以提供对空气中细菌气溶胶的杀灭率接近 100% 的防腐涂层，证明了纺丝水凝胶纤维在消毒相关方面的能力。应用程序。

图4 a) 通过“接触-分离-拉伸”方法，从超拉伸水凝胶中手工制造水凝胶纤维，b) 外部和 c) 水凝胶纤维的横截面的扫描电子显微镜 (SEM) 图像，水凝胶的能力 纤维以承受 d) 扭曲、e) 弯曲、f) 打结和 g) 使用直径为 ≈50 μm 的单根水凝胶纤维提升装饰品 (11.9 g)。

图6 a) 由通过 19 号针头注射的水凝胶书写的“UC HYDROGEL”，b) 用于可规模化生产水凝胶微纤维的自制纺纱机，c) 直径几乎均匀的初纺纤维的显微图像，d) 单根纺丝水凝胶纤维的拉伸应力-应变曲线。d) 中的插图表示使用纺丝水凝胶纤维 (9.5 mg) 提升瓶装甲醇 (317.2 g)，证明纺丝微纤维具有优异的机械性能。0P-1AA-10CA 水凝胶被用作通过内部建造的旋转器进行拉伸纺丝过程的示例。

图7 纺成的水凝胶纳米纤维和相应的应用：a,b) 水凝胶纳米纤维涂层面膜 (HFM) 和商业面膜 (CM) 的显微图像。a) 和 b) 中显示的插图分别代表 HFM 和 CM 的外观；c,d) a) 和 b) 中红色区域的放大微观结构（背散射电子图像），说明纺丝水凝胶纳米纤维中分散良好的银纳米粒子（白点），e,f）抗菌活性之间的比较 暴露于细菌培养气溶胶后的 HFM 和 CM，然后在周围环境中放置 2 小时。以 水凝胶为例，通过静电纺丝工艺制备水凝胶纳米纤维。

相关论文以题为发表在《Small》上。通讯作者是加拿大卡尔加里大学化学与石油工程系吕清叶助理教授。主要研究方向为生物粘附、胶体与界面化学、聚合物、纳米材料/纳米技术及其在生物医学和工业中的应用，如防污、油砂工艺水处理、尾矿沉降、排放控制等。分别于2001年和2004年在武汉大学获得化学学士和化学硕士学位，师从陆俊涛教授和庄林教授，并在加拿大阿尔伯塔大学获得分析化学博士学位，师从jed harrison教授。之后于加拿大阿尔伯塔大学刘洋教授（土木与环境工程系）、曾宏波教授（化学与材料工程系）担任博士后， 并在angewandte chemie international edition、biomaterials、soft matter、water research、advanced materials interfaces等顶级期刊发表论文30余篇，著书1章。

参考文献：

doi.org/10.1002/smll.

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