近期，我校輕工科學(xué)與工程學(xué)院（柔性電子學(xué)院）王學(xué)川教授團(tuán)隊(duì)（生物質(zhì)與功能材料研究所）在生物質(zhì)膠原基質(zhì)醫(yī)用材料、柔性電子傳感材料、生物質(zhì)高值化利用和生態(tài)皮革等領(lǐng)域取得系列研究成果，在國(guó)際知名期刊發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文，為擴(kuò)寬我校輕工學(xué)科內(nèi)涵發(fā)展提供支撐。部分研究成果如下：

1. 制備基于負(fù)泊松比超材料的摩擦納米發(fā)電機(jī)（Auxetic-TENG），相比常用正泊松比材料可更高效吸收并轉(zhuǎn)化機(jī)械能為電能，具有更優(yōu)異的發(fā)電效率和檢測(cè)靈敏度。經(jīng)過(guò)測(cè)試，Auxtic -TENG的開(kāi)路電壓與傳統(tǒng)的接觸分離TENG相比提高了4倍，功率密度達(dá)到4.2 W m?2。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)表明在各種壓縮比和應(yīng)力條件下，Auxetic-TENG可以保持優(yōu)越的靈敏性和耐用性，突出其作為可穿戴自供電傳感器用于綜合醫(yī)療保健的潛力。相關(guān)成果發(fā)表在Advanced Energy Materials（DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202400212）上。通訊作者為陜西科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院王學(xué)川教授和劉新華副教授, 岳歐陽(yáng)為本論文的第一作者。

2. 團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種超分子組裝策略，以開(kāi)發(fā)用于水下傳感/通信和泄漏密封的形狀自適應(yīng)多功能水下導(dǎo)電粘合劑（e-PT/GS）。憑借超分子相互作用，e-PT/GS表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)電性、水下自修復(fù)能力、抗溶脹性能以及在各種惡劣環(huán)境（例如，酸、堿、海水和鹽溶液）中的持久粘附。E-PT/GS還表現(xiàn)出預(yù)期的形狀適應(yīng)性，能夠排斥界面水分并填補(bǔ)基底表面的不規(guī)則部分，從而與基底建立緊密且前所未有的適應(yīng)性接觸。結(jié)合無(wú)線設(shè)備，e-PT/GS被用于水下密封和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)自密封點(diǎn)的信號(hào)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)水下無(wú)線通信，并收集穩(wěn)定的ECG信號(hào)。相關(guān)成果發(fā)表在Nano Today（DOI:10.1016/j.nantod.2024.102282）上。通訊作者為陜西科技大學(xué)王學(xué)川教授、劉新華副教授，博士生鄒曉亮為本論文的主要完成人及第一作者。

3. 團(tuán)隊(duì)采用簡(jiǎn)單的一鍋法，以天然皮膚為基材，并引入甜菜堿、銀納米粒子（AgNPs）、氯化鈉（NaCl）和甘油/水二元溶劑形成的混合液，以納米化方式設(shè)計(jì)了一種全新的多功能天然皮膚基有機(jī)水凝膠電子皮膚（NSD-Gel e-skin）。NSD-Gel e-skin顯示出良好的透明度以及優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度（7.33 MPa）、抗穿刺性、保濕性、回濕性和抗菌性。此外，NSD-Gel e-skin具有優(yōu)異的耐寒/耐熱性和刺激反應(yīng)特性，可以有效地感知環(huán)境溫度或濕度的變化，以及監(jiān)測(cè)人體生理/運(yùn)動(dòng)信號(hào)。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，NSD-Gel e-skin具有理想的生物相容性，即使在惡劣的環(huán)境中（-196℃至100℃）也能起到組織保護(hù)作用。NSD-Gel e-skin在可穿戴電子設(shè)備、人機(jī)界面和人工智能等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，為開(kāi)發(fā)具有按需特性的高性能電子皮膚提供了一個(gè)重要平臺(tái)。相關(guān)成果發(fā)表在Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.202212856）上。通訊作者為陜西科技大學(xué)王學(xué)川教授和劉新華副教授以及四川大學(xué)郭俊凌教授，博士研究生白忠薛為本論文的第一作者。

4. 團(tuán)隊(duì)利用天然皮膚基有機(jī)水凝膠制備了一種單電極摩擦納米發(fā)電機(jī)，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出可用于慢性傷口治療的智能生物電子系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有生物可吸收性、自供電和無(wú)線傳輸功能，可進(jìn)行持續(xù)性按需藥物治療、納米發(fā)電機(jī)自驅(qū)動(dòng)的傷口電刺激和可視化的實(shí)時(shí)傷口狀況評(píng)估。其中，天然皮膚衍生的有機(jī)水凝膠（SGC@MA-Gel）采用簡(jiǎn)單的一鍋法制備，主要由天然皮膚、甘油、季銨化殼聚糖、二甲雙胍和腺嘌呤組成。SGC@MA-Gel擁有天然皮膚的層級(jí)結(jié)構(gòu)和生物特性，具有膠原蛋白基生物材料的高負(fù)載能力，還具備理想的機(jī)械強(qiáng)度、粘附性、導(dǎo)電性、抗菌性、按需藥物釋放和人體生理信號(hào)監(jiān)測(cè)功能。該生物電子系統(tǒng)不僅可提供直接的按需藥物治療和納米發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的傷口電刺激，以促進(jìn)皮膚傷口快速恢復(fù)；還能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)傷口處的葡萄糖、尿酸和pH等生物標(biāo)志物，用于傷口可視化診斷和評(píng)估。相關(guān)成果發(fā)表在Nano Energy上。第一作者為白忠薛博士，通訊作者為王學(xué)川教授、劉新華副教授和四川大學(xué)陳一寧博士。

5. 團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種用于全季節(jié)可穿戴熱管理的具有三明治結(jié)構(gòu)的多功能 Janus天然皮膚。這種Janus型天然皮膚在無(wú)需額外能量輸入的情況下便可在冷卻和加熱模式之間自由轉(zhuǎn)換。此外，優(yōu)異的非對(duì)稱潤(rùn)濕性、阻燃性、導(dǎo)電性、焦耳加熱、電磁屏蔽干擾和生理信號(hào)監(jiān)測(cè)等多種附屬功能也極大程度增加了其對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性。在全季節(jié)可穿戴熱管理、低碳出行和節(jié)能建筑家具領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力及前景。相關(guān)成果發(fā)表在Composites Part B（DOI: 10.1016/j.compositesb.2024.111573）上。陜西科技大學(xué)博士生謝龍為本論文的第一作者。通訊作者為陜西科技大學(xué)王學(xué)川教授、劉新華副教授、岳歐陽(yáng)博士后。

6. 團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成多功能熒光兩性聚合物（簡(jiǎn)稱pADD-DMENA），開(kāi)發(fā)了生態(tài)有機(jī)無(wú)鉻皮革制造的顛覆性“三位一體”策略。pADD-DMENA表現(xiàn)出優(yōu)異的復(fù)鞣、加脂和染色性能，柔軟度為8.5 mm，增厚率為40%，抗張強(qiáng)度為19.77 MPa，撕裂強(qiáng)度為59.40 N/mm。且與傳統(tǒng)陰離子染色皮革相比，pADD-DMENA染色皮革表面呈現(xiàn)均勻的亮黃色，并且具有優(yōu)異的耐光性、耐久性和耐洗性。此外，其熒光本體能夠?qū)ε鞲锖臀鬯械膒ADD-DMENA進(jìn)行視覺(jué)跟蹤，從而可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pADD-DMENA的精確分布。綜上所述，pADD-DMENA的開(kāi)發(fā)可以一步完成傳統(tǒng)的濕整理工藝，有效節(jié)省工藝時(shí)間，減少各種化學(xué)品的添加11.2%，并表現(xiàn)出更好的廢水降解性（BOD5/COD為0.35）。這一創(chuàng)新策略為生態(tài)皮革制造向低能耗、少污染的綠色方向拓寬了道路。相關(guān)成果發(fā)表在Green Chemistry（DOI: 10.1039/D3GC01446K）上。陜西科技大學(xué)博士研究生魏超為本論文的第一作者，通訊作者為陜西科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院王學(xué)川教授和劉新華副教授。

7. 團(tuán)隊(duì)強(qiáng)濤濤教授成功開(kāi)發(fā)了一種生態(tài)復(fù)鞣劑，該劑利用皮革固體廢料，將含鉻皮革屑水解為低分子量的明膠多肽，并與金屬離子（如Zr4+和Al3+）形成復(fù)鞣劑。該復(fù)鞣劑能夠與膠原纖維形成多點(diǎn)交聯(lián)，從而顯著提升復(fù)鞣皮革的機(jī)械性能，并有效去除游離甲醛。此外，金屬離子的參與還增強(qiáng)了皮革對(duì)染料和加脂劑的吸收能力，減少了醛鞣皮革的潛在危害與廢水排放，對(duì)清潔后鞣制過(guò)程具有重要意義。強(qiáng)濤濤教授還研發(fā)了一種可按需調(diào)節(jié)和廢水回收的黃腐酸基無(wú)鉻鞣劑，成功實(shí)現(xiàn)了鞣染一體化的創(chuàng)新策略。該新型無(wú)鉻鞣劑（MFAA）是基于風(fēng)化煤提取的腐殖酸與鋁離子的結(jié)合，能夠與皮革膠原纖維形成穩(wěn)定的交聯(lián)效果，并具備原位染色能力。同時(shí)，該方法還能夠提取鞣制廢水中的殘留鋁，回收的腐殖酸可作為水稻種子的發(fā)芽劑。這一新型鞣染一體化方法為皮革行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新的解決方案，標(biāo)志著無(wú)鉻鞣劑研究的又一重要里程碑。相關(guān)成果已發(fā)表在Chemical Engineering Journal, 2024, 482, 148892；International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 261, 129922。

8. 團(tuán)隊(duì)王學(xué)川教授、黨旭崗副教授報(bào)道了一種羧甲基纖維素和單寧酸/鐵離子絡(luò)合物(TA@Fe3+)組成的具有快速自組裝和可調(diào)交聯(lián)時(shí)間的堅(jiān)固、粘接、自修復(fù)、可注射、抗菌、近紅外(NIR)光熱響應(yīng)、生物相容性和導(dǎo)電的水凝膠(CPPFe@TA)，在生理信號(hào)監(jiān)測(cè)和康復(fù)運(yùn)動(dòng)管理等皮膚生物電子學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。相關(guān)工作被發(fā)表在國(guó)際材料領(lǐng)域的頂級(jí)期刊Advanced Functional Materials, 2024, 2405745。

9. 團(tuán)隊(duì)官小玉副教授等人受金屬離子先充分滲透然后與水凝膠的功能基團(tuán)有效結(jié)合的皮革礦物鞣制機(jī)理啟發(fā)，成功構(gòu)建了一系列金屬離子配位水凝膠，與傳統(tǒng)的制備方法相比，其力學(xué)性能有顯著提高，強(qiáng)韌性金屬離子配位水凝膠在柔性電子地板、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、扁平足矯正等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Functional Materials, 2024, 2313633，Chemical Engineering Journal, 2024, 489, 151353，ACS Applied Materials & Interfaces, 2024, 16, 5168期刊上。此外，官小玉副教授等人還通過(guò)傳統(tǒng)的鞣制工藝，成功構(gòu)建了具有眾多納米/微通道、豐富的含氧官能團(tuán)、優(yōu)異的物理化學(xué)穩(wěn)定性、柔韌性和生物相容性的天然皮革基蒸發(fā)器，有望從水蒸發(fā)中獲取可持續(xù)的綠色能源，在發(fā)電、海水淡化和柔性自供電傳感地板等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Energy Chemistry, 2024, 96, 129。

10. 團(tuán)隊(duì)張慧潔副教授等報(bào)道了通過(guò)氫鍵增強(qiáng)的明膠-丙烯酸共聚物水凝膠中的丙烯酸共聚物的甲基含量對(duì)水凝膠的結(jié)構(gòu)性能影響。研究表明，隨著甲基含量的增加，水凝膠的結(jié)構(gòu)逐漸由交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p連續(xù)相的相分離結(jié)構(gòu)以及多分散尺度的相分離結(jié)構(gòu)。含相同結(jié)構(gòu)的水凝膠具有相似的黏彈性行為。其中，含雙連續(xù)相的水凝膠具有最優(yōu)異的力學(xué)性能，其斷裂應(yīng)力可達(dá)近10 MPa，顯著高于其他已報(bào)道的明膠基水凝膠的力學(xué)強(qiáng)度。該成果發(fā)表在自然指數(shù)期刊Macromolecules, 2022, 55 (17), 7401-7410。

11. 利用含鉻革屑制備含鉻電催化劑，不僅能消除污染，還符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的要求。近日，團(tuán)隊(duì)成員韓慶鑫副教授等人利用鉻革屑膠原纖維表面官能團(tuán)在熱解過(guò)程中固定釕原子，制備了一種全pH范圍內(nèi)析氫反應(yīng)的電催化劑，相關(guān)成果發(fā)表在材料科學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)性期刊Materials Horizons 上（Mater. Horiz., 2024, 23, 17158-17165）。

12. 團(tuán)隊(duì)朱興副教授圍繞可持續(xù)催化領(lǐng)域已于近兩年發(fā)表多篇中科院1區(qū)成果，如International Journal Biological Macromolecules, 2024, 273, 132928; Nano Research, 2024, 17, 7027; Cellulose, 2024, 10.1007/s10570-024-06165-4; Chemical Engineering Journal, 2023, 463: 142407; Green Chemistry, 2023, 25: 9926; Journal of Environmental Management, 2023, 332: 117370; Renewable Energy, 2023, 205: 525等。近期，朱興副教授等人依托生物催化與轉(zhuǎn)化技術(shù)制備了一種新型仿生人工葉片。實(shí)現(xiàn)了葉片仿生氣孔的可控開(kāi)合、固碳速率可控調(diào)節(jié)、生態(tài)友好、生物固碳途徑可設(shè)計(jì)等諸多功能。該工作發(fā)表在Nature Communications上（Nat Commun, 2024, 15(1): 4898）。

（核稿：劉國(guó)棟 編輯：趙誠(chéng)）