研究背景

可拆卸粘附材料是實現電子設備與人體表面緊密結合的同時，又能夠輕松拆卸，不留下殘留物的一種新穎材料。在過去的研究中，研究人員發現了許多不同的可拆卸粘附材料，其中包括了各種化學鍵和物理交聯作用的設計。

然而，這些材料往往存在一些限制，例如制備過程複雜、可逆性不夠強、粘附力不足等。因此，爲了解決這些問題，研究人員需要尋找一種新的方法來制備具有強大而可逆粘附能力的材料。

鑒于此，武漢大學陳朝吉教授、中國林業科學研究院劉鶴等人在Nature Communications期刊上發表了題爲“Cellulose nanofiber-mediated manifold dynamic synergy enabling adhesive and photo-detachable hydrogel for self-powered E-skin”的最新論文。本研究團隊聯合采用了纖維素納米纖維介導的多重動態協同策略。通過這種策略，研究人員成功構建了一種具有可逆耐久粘附和易于光解除的超分子水凝膠。通過UV光驅動的光Fenton樣反應，他們實現了水凝膠的全面力學性能和內聚力的可調控，從而使得水凝膠在粘附和分離時具有可逆性。這一研究成果爲解決可拆卸粘附材料的制備問題提供了一種新的途徑，並爲電子皮膚和智能設備等領域的發展提供了新的可能性。

值得注意的是：武漢大學教授陳朝吉入選近日公布的《麻省理工科技評論》2021年“35歲以下科技創新35人”亞太區榜單，他也是武漢地區唯一入選的入選者。鮮爲人知的是，他少年辍學，差點成豬肉攤學徒。

研究亮點

1. 創新策略：本研究首次提出了一種基于纖維素納米纖維介導的多重動態協同策略，用于構建具有可逆耐久粘附和易于光解除的超分子水凝膠。這種策略突破了傳統粘附材料設計的限制，爲實現可拆卸粘附提供了全新思路。

2. 光驅動可控性：通過UV光驅動的光Fenton樣反應，實現了超分子水凝膠的全面力學性能和內聚力的可調控。這一特性使得水凝膠在粘附和分離時具有可逆性，爲電子皮膚等領域的實際應用提供了可行性。

3. 快速可拆卸：通過調節納米纖維網絡和水凝膠材料中的Fe3+之間的相互作用，可以輕松控制水凝膠的界面韌度和粘彈性，從而實現了按需可拆卸的特性。這種快速、簡便的可拆卸性能，大大提高了材料的實用性和適用性。

4. 全面力學性能：研究中詳細研究了超分子水凝膠的全面力學性能，包括韌度、粘附強度等參數，並通過實驗驗證了其可控性和穩定性。這爲材料的工程化設計和實際應用提供了重要參考。

5. 潛在應用前景：本研究爲可拆卸粘附材料的開發提供了一種新思路，具有廣闊的應用前景。該材料不僅可以應用于電子皮膚領域，還可以在智能設備、醫療器械等領域發揮重要作用，爲未來電子設備的發展提供新的可能性。

圖文解讀

圖1：基于光驅動超分子網絡工程策略的P.F.反應設計的CNF-DA/PAA@Fe3+動態水凝膠。

圖2：通過光驅動超分子網絡工程的CNF-DA/PAA@Fe3+水凝膠的光可分離機制。

總結展望

本研究爲可拆卸粘附材料的開發提供了新思路，即通過纖維素納米纖維介導的多重動態協同策略構建超分子水凝膠。這一策略利用了納米纖維網絡的加強效應以及Fe3+與納米纖維之間的強相互作用，實現了水凝膠的可逆耐久粘附和易于光解除。 通過此種方法，作者不僅提供了一種簡單而有效的制備強而可逆水凝膠的方法，還爲開發智能e-皮膚、自供電生物力學監測系統等應用提供了新的可能性。此外，作者的研究還揭示了光可分離水凝膠在多種底物上的廣泛適用性，爲類似材料的設計和合成提供了參考和啓示。

文獻信息

Zhang, L., Chen, L., Wang, S. et al. Cellulose nanofiber-mediated manifold dynamic synergy enabling adhesive and photo-detachable hydrogel for self-powered E-skin. Nat Commun 15, 3859 (2024).