新加坡国立大学：基于二维石墨烯-纤维素水凝胶的电温控水阀

通过羟丙基纤维素 (HPC) 与氧化石墨烯 (GO) 和还原 GO (rGO) 自组装构建具有耦合电热调节用于水传输的新型二维水凝胶，其中利用了 HPC 在疏水和亲水状态之间切换的能力。两亲性 GO 表面用于指导液晶 HPC 域的排序和对齐。HPC 构象和排列的变化可作为光学特性和水传输的开关。开发了一种由导电 rGO 和 2D 水凝胶组成的复合材料以产生热刺激，从而构建用于调节水传输的电热控制阀。制备的二维水凝胶具有较大的溶胀率、出色的机械性能（杨氏模量为 2.5 GPa）和优异的导电性（176 S cm-1）。当焦耳加热时，HPC 域在 2D 限制中改变构象的能力可以用作智能膜中具有光学控制的 2D 低足迹水开关。提出的在 GO 和 rGO 的 2D 限制中自组装 HPC 的可持续方法适用于较低临界溶解温度聚合物的整个家族。因此，证明了一种普遍且可持续的新型低维稳健多功能水凝胶的合成。

图1 GO/HPC膜的制备和表征。

图2 GO/HPC2 的 DLS 尺寸分布

图3 GO/HPC复合膜对温度的可逆相变的光学偏振图像。

图4 通过 GO 和 HPC 膜的水渗透和吸收。

图5 基于 GO/HPC5 膜的电响应水传输装置。

相关论文以题为Electro-Thermo Controlled Water Valve Based on 2D Graphene–Cellulose Hydrogels发表在《Advanced Functional Materials》上。通讯作者是新加坡国立大学Daria V. Andreeva等人

参考文献：

doi.org/10.1002/adfm.202201904