廣東
近日，以內蒙古農業大學為第一完成單位，材料科學與藝術設計學院博士生陳佳星為第一作者，材料科學與藝術設計學院王喜明教授、中國林科院盧蕓研究員為通訊作者完成的研究成果“利用自上而下的方法制備高驅動應力的木基水凝膠用于承載”（Top-Down approach for fabricating high-driving-stress wood-based hydrogel for load-bearing）發表在工程技術領域一區Top期刊《Chemical Engineering Journal》上（影響因子13.2），該研究得到國家自然科學基金(32371797)的資助和支持。
本研究采用自上而下的方法，設計并開發了一種高驅動應力的木基水凝膠，用于實現重物起重和高效負載。以木材纖維素網絡為骨架，強吸水材料3-磺丙基丙烯酸酯鉀鹽（SPA）為填料，利用木材纖維素弦向膨脹大于徑向膨脹的特點，通過選擇性滲透膜構筑限域空間，制備得到木基水凝膠（圖1）。
圖1 木基水凝膠制備機制
研究結果表明，組裝成的木基水凝膠能夠在外界水分的激發下，展現出超凡的機械變形能力和高效的力學輸出。木基水凝膠的驅動力可達951N，驅動應力可達1.1MPa，遠高于目前研究中的聚合物水凝膠。此外，木基水凝膠在不同pH環境中均具有優異的膨脹性能，其中在pH為7的NaCl溶液中，其抗壓強度可達1.24MPa（圖2）。
圖2 木基水凝膠的力學性能
更為關鍵的是，所制備的木基水凝膠在低電壓滲透驅動條件下，僅需用6min即可將100g的重物提升12mm（圖3）。未來，木基水凝膠有望在柔性機器人、自動化搬運及仿生承載材料等領域發揮重要作用。
圖3 木基水凝膠水驅動應用
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