1. 鮑哲南最新JACS：聚焦可降解！

瞬態電子學因其在環境和人類健康方面的潛在應用而成為一個迅速興起的領域。最近，一些研究將酸不穩定的亞胺鍵結合到聚合物半導體中以賦予瞬態性。然而，對這些聚合物的結構-降解性能關系的理解是有限的。

鑒于此，斯坦福大學鮑哲南等人系統地設計和表征了一系列具有工程化側鏈的可完全降解的二酮吡咯并吡咯基聚合物，以研究幾個分子設計參數對這些聚合物降解壽命的影響。

通過紫外-可見光譜監測降解動力學，研究人員發現溶液中的聚合物降解取決于支化點和 M_n的聚集程度，降低聚集促進了降解速率的加快。此外，增加聚合物的親水性會促進水的擴散，從而促進沿聚合物主鏈的亞胺鍵的酸水解。這些聚合物的聚集特性和降解壽命在很大程度上取決于溶劑，氯苯中的聚合物降解時間是氯仿中的六倍。

研究人員開發了一種量化薄膜中聚合物降解的新方法，并觀察到用于設計高性能半導體的類似因素和考慮因素（例如，鏈間順序、微晶尺寸和親水性）會影響基于亞胺的聚合物半導體的降解。

研究發現，三元共聚是一種很有吸引力的方法，可以獲得具有良好電荷傳輸和可調諧降解性能的可降解半導體。這項研究為可降解半導體聚合物的分子設計提供了重要的原則，預計這些發現將加速向可控壽命的瞬態電子學的發展。

Impact of Molecular Design on Degradation Lifetimes of Degradable Imine-Based Semiconducting Polymers. J. Am. Chem. Soc. 2022.

https://doi.org/10.1021/jacs.1c12845

2. Science Robotics：可降解的3D打印軟機器人

將機器人技術嵌入我們的日常生活中，有望創造機器輔助環境、支持醫療保健和康復，或增強虛擬現實交互的觸覺感覺。大自然給軟機器人技術帶來了非常多的靈感來源。然而，目前涉及的材料通常是不可生物降解的，或來自不可再生資源，導致環境足跡不斷增長。此外，傳統的制造方法，如鑄模，不適合用于復制或模仿大自然創造的復雜性。因此，需要在開發新的制造程序的同時，還是需要納入可持續性概念。

明膠是一種多功能的生物聚合物，可以進行熔融擠出，并且當甲基丙烯酸酯化時，可以進行基于光聚合的印刷。然而，市售的生物繪圖儀或直接激光書寫系統成本非常高，并且基本上只能產生具有中等拉伸性的小尺寸（微米到毫米）物體。軟機器人的快速原型制作對厘米大小、高度可拉伸的致動器和傳感器的低成本三維 (3D) 打印有著很高的需求。保持技術的可持續性還需要有效地重復利用以前的印刷材料以節省資源并建立除生物降解之外的生態回收路線

于此，奧地利約翰·開普勒林茨大學M. Kaltenbrunner、F. Hartmann等人報告了一種基于熔融沉積建模的定制3D打印工藝，將完全可生物降解的明膠水凝膠（biogel）墨水打印成尺寸穩定的復雜物件。

本文要點：

1）該工藝可以快速且經濟高效地從凝膠中制作出彈性、柔軟的機器人應用原型，該凝膠的長度是原始長度的六倍，并且可以實現零浪費的可回收程序。

2）展示了以快速響應時間（不到一秒）執行全向運動的打印氣動執行器，具有集成的 3D 打印可拉伸波導，能夠進行本體感覺和外部感覺。這些軟設備具有動態實時控制功能，能夠自動搜索和清除障礙物。它們可以多次重印或在其使用壽命結束時無害地處理，這可能為軟機器人開啟可持續發展的未來。

3D printing of resilient biogels for omnidirectional and exteroceptive softactuators. Science Robotics 2022.

DOI:10.1126/scirobotics.abk2119

https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abk2119

3. ACS Nano：一種基于細菌纖維素水凝膠內嵌分子鐵電體的可生物降解可回收壓電傳感器

隨著各種各樣的電子設備的日益發展，人們的生活越來越安全、健康和舒適，但同時也產生了大量不可降解和不可回收的電子垃圾，威脅著生存環境。

近日，華中科技大學張光祖，石志軍，姜勝林探索了一種環保、柔性、可生物降解和可回收的機械傳感器。

文章要點

1）該傳感器以細菌纖維素（BC）水凝膠為基質，以咪唑高氯酸鹽(ImClO₄)分子鐵電體為功能元件，其雜化靈敏度為4 mV kPa^?1，工作范圍為0.2~31.2 5kPa，優于大多數基于傳統功能生物材料的傳感器。

2）此外，BC水凝膠可以完全降解為葡萄糖和低聚糖，而ImClO₄可以回收和重復使用，用于相同的設備，不會留下對環境有害的電子垃圾。研究工作為實現無電子垃圾的柔性傳感器提供了一種策略。

Junling Lu, et al, A Biodegradable and Recyclable Piezoelectric Sensor Based on a Molecular Ferroelectric Embedded in a Bacterial Cellulose Hydrogel, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.1c07614

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c07614

4. AFM：可生物降解的植入式電池

瞬態器件是一種新興的電子學，其主要特點是材料在完成任務后，通過化學或物理過程完全或部分溶解或解體，被認為是植入式器件的新的研究方向。然而，瞬態器件的研究還處于起步階段，還有許多挑戰需要克服，尤其是瞬態能量器件的發展相對緩慢。

近日，復旦大學孔彪，齊魯工業大學（山東省科學院）Yong Li報道了一種基于可生物降解的纖維素氣凝膠-明膠(CAG)電解質的全生物可降解瞬態ZIB（TZIB），該電解質由高度柔韌的絲素蛋白膜、原位蒸發的Au膜、絲網印刷的Zn膜和MnO₂/rGO雜化材料分別作為包覆層、收集器、正極和負極材料。

文章要點

1）能源系統不包含任何有毒的重金屬離子或有機電解質。經過優化后，TZIB為單電池提供了高達1.6 V的穩定輸出電壓，實現了211.5 mAh g^?1的高比容量，并保持了優異的循環性能和倍率性能。

2）通過引入CAG固體電解質和增塑絲素包裝袋，在不影響二次ZIB電化學性能的前提下，提高了ZIB的柔性和機械穩定性。更重要的是，制成的電池在體外和體內都可以幾乎完全降解，降解過程中產生的物質對宿主(大鼠)無毒無害。因此，設計的TZIB將為重大疾病的高級診斷和輔助治療提供有效的解釋工具，并將在未來的醫學研究和臨床治療中發揮重要作用。

Junjie Zhou, et al, Super-Assembled Hierarchical Cellulose Aerogel-Gelatin Solid Electrolyte for Implantable and Biodegradable Zinc Ion Battery, Adv. Funct. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adfm.202111406

https://doi.org/10.1002/adfm.202111406