我校王喜明教授团队在国际知名杂志《Industrial Crops & Products》发表木材基传感功能材料方面重要成果

近日，以内蒙古农业大学为第一完成单位，内蒙古农业大学王哲副教授、王喜明教授为通讯作者，材料科学与艺术设计学院博士生陈佳星为第一作者完成的研究成果“基于细胞壁纳米工程高效构筑高各向异性且快速响应的木基电子皮肤”（ Highly anisotropic and fast-response wood-based electronic skin efficiently constructed via cell wall nanoengineering）发表在农林领域一区Top期刊《Industrial Crops & Products》上，该研究得到国家自然科学基金(32101455)、内蒙古自治区教育厅一流学科科研专项（YLXKZX-NND-011、YLXKZX-NND-059）以及内蒙古农业大学基本科研业务费专项（BR22-12-01）的资助和支持。

本研究通过细胞壁纳米工程，对木材细胞壁进行选择性水解，脱除半纤维素及木质素，从而构建出具有定向结构的木基纤维素骨架，在此过程中，细胞壁被软化，同时在木材通道内形成一个相互连接的纤维素网络。随后，利用木基纤维素中的羟基（-OH）及羧基（-COOH）等亲水性基团与3-磺丙基丙烯酸盐-钾盐（SPA）中的钾离子（K⁺）和磺酸根离子（SO₃^2⁻）形成氢键及离子键键合，制备得到具有多尺度复合交联网络结构的木基电子皮肤。（图1）。

图1   木基电子皮肤制备机制

研究结果表明，木基电子皮肤展现出卓越的机械性能、快速响应性和多维变形能力，其纵向拉伸强度可达6.79 MPa，弹性模量为98.61 MPa，即使在80%拉伸应变下仍能保持稳定。此外，它在25%应变、300次循环条件下表现出优异的机械耐久性（图2）。

图2   木基电子皮肤的力学性能

更为关键的是，所制备的木基电子皮肤具备1190 ms的快速响应能力，能精准记录人体运动频率（图3）。这种基于细胞壁纳米工程的合成策略不仅简化了传统电子皮肤的制备工艺，显著提高了制备效率，还为柔性传感器领域带来了新的突破。

图3  木基电子皮肤应用