纖維素自愈合水凝膠研究進展*

張永躍 石江濤 付宗營 盧 蕓

（1. 中國林業科學研究院木材工業研究所 北京 100091； 2. 南京林業大學材料科學與工程學院 南京 210037）

纖維素是全球最豐富的天然有機聚合物，主要來源于樹木等生物材料，纖維素基水凝膠因原料成本低、生物相容性好、力學性能良好等優點被廣泛應用（Klemmet al.，2005）。纖維素是由D-葡萄糖通過β-1,4-糖苷鍵連接而成的大分子多糖，其分子鏈上具有豐富的羥基，可通過建立纖維素鏈分子內氫鍵或采用交聯劑交聯方式輕松實現凝膠3D網絡的構建；且纖維素是一種良好的起始原料，經化學反應生成各類纖維素衍生物，如羧甲基纖維素（CMC）、羥乙基纖維素（HEC）、羥丙基甲基纖維素（HPC）等（Jeddiet al.，2019；Daset al.，2012），可為纖維素水凝膠提供更加豐富的性能。

傳統水凝膠長時間使用后會老化，在機械外力作用下易產生破壞，從而影響網絡結構的完整性和機械性能，限制其使用壽命（Weiet al.，2014）。近年來，一種具有自我修復能力的新型智能水凝膠應運而生，該自愈合水凝膠以水凝膠為基礎，賦予其在受破壞后具有自我修復的能力，通常通過可逆動態共價作用和非共價作用或同時結合2種策略實現自愈合，其中纖維素鏈上豐富的含氧基團可與水形成氫鍵網絡，且可控制氫鍵數量增強其自愈能力，對自愈合水凝膠的構建有著先天優勢。由于可逆交聯的存在，一般情況下自愈合水凝膠機械性能較差，但可采用納米復合水凝膠、物理多機制單網絡水凝膠、互穿聚合物網絡水凝膠等方式進行增韌（Tayloret al.，2016）。……