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  半纖維素是一種天然高分子聚合物，是自然界中儲量豐富的木質纖維生物質重要組分之一，其全球年產量約為600億噸，半纖維素可用于化學、食品、造紙、制藥及涂料等工業生產中。在傳統制漿造紙過程中，絕大多數半纖維素被丟棄并排放到黑液中未得到充分利用。半纖維素具有分子量多變、分枝度高等特點，分子鏈中含有大量羥基、乙酰基及羧基等官能團，可通過物理加工或化學改性制備一系列具有新型功能的聚合物軟材料。由于其多糖結構復雜、不規則且分子間相互作用力多變，如何利用半纖維素的分子結構優化凝膠中分子鏈的交聯特性，賦予半纖維素凝膠材料新的功能性，這對實現半纖維素材料的結構調控與新材料應用開發具有重要的意義，利用半纖維素分子鏈的交聯粘合作用制備凝膠材料，開發用于長期穩定粘合電極材料的聚合物網絡具有挑戰性。

  近期，華南理工大學輕工科學與工程學院、制漿造紙工程國家重點實驗室彭新文教授課題組制備了一種液態金屬引發的半纖維素凝膠材料，利用半纖維素的優異親水特性引發了穩定懸浮的液態金屬微液滴與丙烯酰胺單體的聚合反應，進而制備了具有共價鍵與氫鍵的雙交聯網絡的半纖維素基水凝膠材料。該工作通過半纖維素分子鏈羥基結構單元調控液態金屬微液滴的空間構型，實現了液態金屬微液滴的有序排列并引發與丙烯酰胺單體的聚合反應。該半纖維素凝膠具有優異的3D打印特性、自修復性能并可以用于鋅離子電池電極材料。該研究成果拓展了木質纖維生物質半纖維素的功能化應用，并為實現3D打印天然分子與液態金屬聚合物制備及可生物降解的電池環保電極材料提供了多種思路。

液態金屬引發半纖維素制備凝膠材料

共聚物流變特性和3D打印電極

  該課題組制備的半纖維素基凝膠共聚物具有優異的流變特性，特別具有高效的剪切變稀、以及對應力作用的快速反應能力（圖2 a-c）在剪切應力從76.2pa增加到2446.7 Pa時，粘度從5789.9Pa·s逐漸降低到5.2 Pa·s（圖2 a）。在低剪切應力（0.6 Pa）下，表現出類似彈性體的固體行為。將剪切應力增加到 141 Pa 時，該共聚物表現出顯著降低的彈性模量（圖2 b)。在低剪切速率（0.1 s^?1）和高剪切速率（100 s^?1）交替施加的情況下，該共聚物的粘度隨時間的變化表現出明顯的粘度下降與快速恢復 （圖2 c)。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202300109