Small Methods:直接构建邻苯二酚木质素用于制备长效导电、粘附、抗紫外柔性电子皮肤

柔性电子皮肤在健康监测、医学治疗、人机交互以及软体机器人领域有着巨大的应用前景。良好的导电性和粘附性是柔性电子皮肤灵敏检测和稳定应用的基础,多功能集成与协同是柔性电子皮肤未来的发展方向,同时也面临着兼容与成本挑战。木质素是植物中含量仅次于纤维素的第二大生物质,也是植物中唯一的芳香聚合物,帮助植物锁水抗菌、粘结增强、抵御紫外辐照。发掘木质素在植物中的天然功能并改性强化,应用于柔性电子皮肤,不但可以实现功能的集成与协同,而且能够解决其成本、兼容以及可降解等方面的瓶颈问题。

近日,华南理工大学邱学青团队钱勇研究员、南方科技大学郭传飞教授等受木质素独特的对羟基苯丙烷单元结构及其在植物中的天然抗紫外和粘结功能启发,通过脱甲基改性一步制备邻苯二酚木质素,赋予木质素仿贻贝生物粘附功能,并强化其紫外吸收性能,实现抗紫外和粘附功能在木质素上的集成与协同。进一步,利用邻苯二酚木质素还原氧化石墨烯得到的木质素/石墨烯复合物添加到海藻酸钠/聚丙烯酰胺双网络水凝胶中,赋予水凝胶良好的导电性能,并强化其力学性能。结合原子力显微镜及力学试验,从分子水平和宏观层面同时证明,无论是邻苯二酚木质素还是还原氧化石墨烯后得到的邻苯二醌木质素均能够与皮肤实现有效粘附。这是因为邻苯二酚结构与皮肤通过氢键作用粘附更强;邻苯二醌结构与皮肤通过动态席夫碱反应粘附更持久。因此,制备的复合水凝胶可稳定粘附在皮肤表面,灵敏检测分析各项生理活动,同时具有真实皮肤的长效防晒功能。相关研究可为木质素分子间作用力的稳定测试、天然功能的改性强化与协同,及在柔性电子皮肤领域的高值利用提供理论与技术指导。

论文信息:

Direct Construction of Catechol Lignin for Engineering Long‐Acting Conductive, Adhesive, and UV‐Blocking Hydrogel Bioelectronics

Yong QianYijie ZhouMingjin LuXiaoshuang GuoDongjie YangHongming LouXueqing QiuChuan Fei Guo

Small Methods

DOI:10.1002/smtd.202001311