水凝膠由于其良好的韌性，光學(xué)透明性和高導(dǎo)電性而成為可穿戴設(shè)備，柔性電極，傷口敷藥和藥物遞送的理想材料。然而，水凝膠在柔性器件應(yīng)用領(lǐng)域還有2個(gè)關(guān)鍵問題亟待解決：
1）當(dāng)溫度低于水凝固點(diǎn)（0℃）時(shí)，大多數(shù)由親水聚合物組成的水凝膠不可避免地被凍結(jié)，變得脆弱并失去其原始彈性。因此，迫切需要開發(fā)可在寬溫度范圍內(nèi)工作的防凍水凝膠。
2）纖維素中豐富的羥基能夠促進(jìn)水凝膠的形成，但是，由于堅(jiān)硬的分子鏈和高延伸的氫鍵結(jié)構(gòu)，纖維素難以溶解在普通溶劑中。因此，制備纖維素水凝膠的主要挑戰(zhàn)是缺乏合適的溶解系統(tǒng)。
在自然界中，許多生物可以忍受寒冷的環(huán)境。例如，彩虹香魚和巨型青蛙已經(jīng)進(jìn)化出通過在體內(nèi)產(chǎn)生鹽或醇來抵御極端寒冷的生存手段（強(qiáng)悍的自然進(jìn)化進(jìn)制）。特殊的冷凍耐受性來自高濃度化合物的依數(shù)性質(zhì)，它抑制細(xì)胞中冰晶的產(chǎn)生，這種冰點(diǎn)降低現(xiàn)象也是導(dǎo)致海水（鹽水混合物）在零下溫度下保持液態(tài)的原因。
受自然界中發(fā)現(xiàn)的防凍機(jī)制的啟發(fā)，南京林業(yè)大學(xué)Jianfeng Yao和Ming He團(tuán)隊(duì)結(jié)合了離子化合物和綠色（ZnCl2/ CaCl2）溶解系統(tǒng)的依數(shù)性質(zhì)，成功制備出的具有優(yōu)異的耐凍性，良好的離子傳導(dǎo)性和優(yōu)異的熱可逆性的纖維素水凝膠。這種新型纖維素基水凝膠有望在低至零下70℃的溫度下構(gòu)建柔性設(shè)備。
本文要點(diǎn)
1.棉纖維素通過特殊設(shè)計(jì)的ZnCl2/ CaCl2系統(tǒng)溶解，無機(jī)鹽的存在可以抑制水凝膠組分的冰結(jié)晶，
2.通過添加額外的水或甘油可以加快纖維素的凝固速度。
3.非共價(jià)氫鍵交聯(lián)和可逆金屬離子-纖維素配位賦予水凝膠優(yōu)異的離子傳導(dǎo)性，顯著的可重塑性和良好的力學(xué)性能。
功能器件群：474948391
參考文獻(xiàn)：
Xiong-FeiZhang, Xiaofeng Ma, Ting Hou, Kechun Guo, Jiayu Yin, Zhongguo Wang, Lian Shu,Ming He, Jianfeng Yao, Inorganic salt induced thermal reversible andanti‐freezing cellulose hydrogels. Angewandte Chemie International Edition,2019.
DOI:10.1002/anie.201902578
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201902578
