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(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所 北京 100091； 2. 南京林業(yè)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(yōu)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(nèi)氫鍵或采用交聯(lián)劑交聯(lián)方式輕松實現(xiàn)凝膠3D網(wǎng)絡的構(gòu)建；且纖維素是一種良好的起始原料，經(jīng)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(tǒng)水凝膠長時間使用后會老化，在機械外力作用下易產(chǎn)生破壞，從而影響網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)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(tài)共價作用和非共價作用或同時結(jié)合2種策略實現(xiàn)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(wǎng)絡，且可控制氫鍵數(shù)量增強其自愈能力，對自愈合水凝膠的構(gòu)建有著先天優(yōu)勢。由于可逆交聯(lián)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(wǎng)絡水凝膠、互穿聚合物網(wǎng)絡水凝膠等方式進行增韌（Tayloret al.，2016）。……