《表1 不同交联法制得的纤维素水凝胶的拉伸率》

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《电子皮肤用纤维素水凝胶的研究进展》

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双交联水凝胶具有突出的性能优势，2016年，D.Zhao等人[21]利用环氧氯丙烷加氢键交联方法制备了双交联（DC）纤维素水凝胶，如图2所示。研究了DC纤维素水凝胶中化学交联域和物理交联域的形成和空间分布，发现环氧氯丙烷与葡萄糖单元的物质的量的比和乙醇水溶液的浓度是调控DC纤维素水凝胶力学性能的两个关键参数。2019年，D.D.Ye等人[22]设计了一种绿色路线来制备超坚韧的再生纤维素薄膜，在碱/尿素水溶液体系中溶解纤维素，向其中直接引入氢键，风干后进行结构致密化处理，水凝胶的强度得到了提高，但拉伸率仅达到12.4%。为了得到超拉伸率的纯纤维素水凝胶，再引入化学交联（环氧氯丙烷）加氢键的组合形式，使棉纤维素的拉伸率由仅有氢键交联时的12.4%提升到了44.1%。通过长短链和内外层结构设计，制备出双网络结构的水凝胶，外层短链增加损耗模量的同时，内层长链交错缠绕，大幅度提高了水凝胶的最大拉伸率[23]。2019年，D.D.Ye等人[24]通过纤维素与低分子量和高分子量交联剂的序贯反应，构建了化学双交联纤维素水凝胶（DCH），得到了相对短链和长链的交联网络。他们提出了DCH的加固机理，短链交联的断裂有效地分散了机械能量，而长链交联维持了DCH的弹性，因此，DCH的最大拉伸率达到94.5%，此短链和长链交联的双网络对纤维素水凝胶力学性能的提高起到了重要作用。2019年，R.P.Tong等人[25]在自由基聚合得到纤维素水凝胶的基础上，将水凝胶浸入饱和NaCl溶液中进行物理交联，制备物化双交联纤维素水凝胶，其最大拉伸率达到了236%。值得一提的是，该水凝胶应变传感器在测量手臂和手腕的弯曲等常规动作时信号稳定、效果良好，并在-20℃时仍具有良好的拉伸性能，为柔性电子器件在大范围温度下的应用提供了参考。截至目前，已有很多关于物理或化学策略用来构建有效能量耗散机制的纤维素基水凝胶的研究。已报道的水凝胶的各种交联策略及其拉伸率的对应关系如表1所示。