我校王喜明教授团队在国际知名杂志《Chemical Engineering Journal》发表木材基承载功能材料方面重要成果

近日，以我校为第一完成单位，材料科学与艺术设计学院博士生陈佳星为第一作者，材料科学与艺术设计学院王喜明教授、中国林科院卢芸研究员为通讯作者完成的研究成果“利用自上而下的方法制备高驱动应力的木基水凝胶用于承载”（Top-Down approach for fabricating high-driving-stress wood-based hydrogel for load-bearing）发表在工程技术领域一区Top期刊《Chemical Engineering Journal》上（影响因子13.2），该研究得到国家自然科学基金(32371797)的资助和支持。

本研究采用自上而下的方法，设计并开发了一种高驱动应力的木基水凝胶，用于实现重物起重和高效负载。以木材纤维素网络为骨架，强吸水材料3-磺丙基丙烯酸酯钾盐（SPA）为填料，利用木材纤维素弦向膨胀大于径向膨胀的特点，通过选择性渗透膜构筑限域空间，制备得到木基水凝胶（图1）。

图1 木基水凝胶制备机制

研究结果表明，组装成的木基水凝胶能够在外界水分的激发下，展现出超凡的机械变形能力和高效的力学输出。木基水凝胶的驱动力可达951N，驱动应力可达1.1MPa，远高于目前研究中的聚合物水凝胶。此外，木基水凝胶在不同pH环境中均具有优异的膨胀性能，其中在pH为7的NaCl溶液中，其抗压强度可达1.24MPa（图2）。

图2 木基水凝胶的力学性能

更为关键的是，所制备的木基水凝胶在低电压渗透驱动条件下，仅需用6min即可将100g的重物提升12mm（图3）。未来，木基水凝胶有望在柔性机器人、自动化搬运及仿生承载材料等领域发挥重要作用。

图3木基水凝胶水驱动应用