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  液態(tài)金屬是一種具有高導(dǎo)電性、可流動(dòng)性和低毒性的金屬導(dǎo)電填料，進(jìn)一步微/納米化處理可以增強(qiáng)其在生物醫(yī)療、柔性電子、熱管理等領(lǐng)域的應(yīng)用。然而，液態(tài)金屬微/納米顆粒易因極大的表面張力發(fā)生團(tuán)聚，通常需要加入有機(jī)或無機(jī)分散劑對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定。傳統(tǒng)的分散劑如陽離子表活劑或硫醇均具有一定毒性，因此，大量的生物質(zhì)資源如纖維素、殼聚糖等近年來被開發(fā)用于分散穩(wěn)定液態(tài)金屬，但種類相對(duì)較少且功能單一，亟需開發(fā)新型生物質(zhì)基多功能液態(tài)金屬分散劑。

  針對(duì)上述問題，北京林業(yè)大學(xué)材料學(xué)院彭鋒教授課題組將目光著眼于半纖維素基液態(tài)金屬穩(wěn)定劑的開發(fā)，在前期的工作中，通過將溶解漿副產(chǎn)物木聚糖進(jìn)行醛基化改性，制備了兼具生物相容性、優(yōu)異穩(wěn)定性的木聚糖基液態(tài)金屬墨水材料，可用于催化聚合和凝膠基傳感材料的制備（Green Chemistry, 2021, 23, 7796-7804）。但由于木聚糖分子間相互作用力較弱，成膜性較差，直接限制了木聚糖基液態(tài)金屬油墨的實(shí)際應(yīng)用。因此，他們進(jìn)一步以針葉木輻射松中的葡萄糖甘露聚糖類半纖維素（GM）為原料，通過改性制備得到羧甲基葡萄糖甘露聚糖（CGM）并進(jìn)一步作為液態(tài)金屬（EGaIn）微/納米液滴的分散劑劑，制備出具有高效膠體穩(wěn)定性的CGM/EGaIn墨水。與木聚糖基液態(tài)金屬油墨材料相比，除了同樣具有可在不同基質(zhì)上打印成型的特點(diǎn)外，CGM/EGaIn油墨還可以自沉積形成具有高機(jī)械強(qiáng)度 (斷裂強(qiáng)度：~ 94 MPa和模量：~ 3.8 GPa)和光熱轉(zhuǎn)化功能的Janus薄膜（圖1-2）。此外，該薄膜較好的導(dǎo)電性和極佳的應(yīng)變靈敏度，使其能夠有效作為傳感材料監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)。本研究為半纖維素的高值化利用以及生物相容性和高性能納米液態(tài)金屬材料的開發(fā)提供了新的前景。

圖1，多功能羧甲基葡萄糖甘露聚糖/液態(tài)金屬納米油墨示意圖

圖2. CGM/EGaIn膜的Janus形貌和機(jī)械性能。（a）CGM/EGaIn膜的照片、表面和截面SEM圖；（b）CGM/EGaIn膜的截面能譜圖；（c）CGM/EGaIn膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

  該工作以“Self-Standing, Photothermal-Actuating, and Motion-Monitoring Janus Films One-Pot Synthesized by Green Carboxymethyl Glucomannan/Liquid Metal Nanoinks”為題發(fā)表在《ACS Appl. Mater. Interfaces》上（10.1021/acsami.2c04796）。文章第一作者是北京林業(yè)大學(xué)大學(xué)博士研究生胡亞潔，通訊作者為北京林業(yè)大學(xué)彭鋒教授，第一單位為北京林業(yè)大學(xué)林木生物質(zhì)化學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2019YFB1503803），北京林業(yè)大學(xué)杰出青年人才培培育計(jì)劃項(xiàng)目（2019JQ03017），制漿造紙科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（KF202007），教育部中國(guó)-111項(xiàng)目（BP0820033）等項(xiàng)目的資助。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c04796