今年1月，魯東大學(xué)陳厚教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在國際期刊《化學(xué)工程雜志》（Chemical Engineering Journal）上發(fā)表了一項(xiàng)最新研究成果《基于腐植酸與功能化纖維素納米晶的抗凍自修復(fù)水凝膠柔性傳感器》（Humic acid-based anti-freezing and self-healing hydrogel flexible sensors with functional cellulose nanocrystals），首次將腐植酸天然有機(jī)分子與納米纖維素材料結(jié)合，成功解決傳統(tǒng)水凝膠在極端低溫環(huán)境下的應(yīng)用瓶頸，為腐植酸基功能材料在柔性電子領(lǐng)域的拓展提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
該研究提出了一種策略性設(shè)計(jì)。通過一鍋法成功制備了腐植酸基抗凍水凝膠（命名為P-HPCB水凝膠）。該水凝膠通過凍融循環(huán)將改性纖維素納米晶（CNCs@BSA）、天然有機(jī)腐植酸（HA）、生物質(zhì)組分L-脯氨酸（L-P）和聚乙烯醇（PVA）復(fù)合。其中，CNCs@BSA 是通過將牛血清白蛋白（BSA）接枝到纖維素納米晶（CNCs）上制得。HA和L-P中的–OH基團(tuán)與游離水分子結(jié)合，將水凝膠的凝固點(diǎn)降至?35.7℃，有效解決了低溫凍結(jié)問題。同時(shí)，CNCs@BSA的加入將P-HPCB水凝膠的最大拉伸應(yīng)力提升至3.6MPa，并實(shí)現(xiàn)了86.1%的自修復(fù)效率。基于P-HPCB水凝膠構(gòu)建的柔性傳感器即使在?30.0 ℃的極端低溫下，仍能精準(zhǔn)檢測(cè)并響應(yīng)人體運(yùn)動(dòng)信號(hào)，展現(xiàn)出優(yōu)異的靈敏度和穩(wěn)定性。該研究為嚴(yán)寒條件下水凝膠柔性傳感器的應(yīng)用提供了理論參考。
