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  智能材料，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一，而其重要特征包括感知外界環(huán)境刺激并作出適當(dāng)響應(yīng)，可以根據(jù)指令進行操作，甚至可以編入程序進行操控。環(huán)境響應(yīng)型水凝膠是一種理想的智能材料，可以兼容如物理、化學(xué)和生物等多種變化，對機械力、溫度、濕度、酸堿性、金屬離子乃至微生物等條件都可以做出適當(dāng)響應(yīng)，因而在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用潛力。

  纖維素是世界上產(chǎn)量最大的天然高分子材料，作為水凝膠原料在成本上具有無可比擬的優(yōu)勢；而且纖維素的可再生性與環(huán)境友好性，也符合現(xiàn)代材料的設(shè)計理念。更重要的是，纖維素原料對人體無毒副作用，也不易出現(xiàn)過敏問題，具有很好的生物相容性。因此，纖維素基環(huán)境響應(yīng)水凝膠，不僅在一些規(guī)模較大的工業(yè)領(lǐng)域，在生物醫(yī)用領(lǐng)域也具有獨特優(yōu)勢。

  清華大學(xué)危巖教授和東華大學(xué)隋曉鋒研究員在綜述中從結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能與應(yīng)用入手，介紹了具有環(huán)境響應(yīng)性的纖維素基水凝膠近幾年來的發(fā)展。文章首先從環(huán)境響應(yīng)型纖維素水凝膠材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā)，簡要概括了纖維素基水凝膠的合成方法，具體包括物理交聯(lián)、化學(xué)交聯(lián)和其他交聯(lián)方式等。之后從水凝膠功能性入手，重點介紹了以一種或多種化學(xué)信號、物理信號為刺激源響應(yīng)的纖維素基水凝膠材料；并以藥物載體、形狀記憶材料和傷口敷料等方面研究成果為例，闡述了環(huán)境響應(yīng)型纖維素基水凝膠的相關(guān)應(yīng)用及在其他領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。目前，纖維素基水凝膠的相關(guān)研究逐漸增多，但作為刺激響應(yīng)材料時，其具體響應(yīng)類型還較為單一，如生物信號刺激響應(yīng)水凝膠還較少；除拓寬響應(yīng)種類，雙重、多重環(huán)境響應(yīng)性纖維素水凝膠的設(shè)計開發(fā)也需要更多的關(guān)注。鑒于天然高分子來源豐富、成本較低和生物相容性好等突出特點，結(jié)合環(huán)境響應(yīng)功能優(yōu)勢，纖維素基環(huán)境響應(yīng)水凝膠功能材料的智能設(shè)計與構(gòu)建將是該領(lǐng)域未來的研究重點，在智能軟體機器人、環(huán)保生物傳感器以及組織工程等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

  該綜述發(fā)表在《高分子學(xué)報》2020年第8期“慶祝張俐娜院士80華誕專輯”(高分子學(xué)報, 2020, 51(8): 880 - 889 )，DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20131，通訊作者是清華大學(xué)危巖教授和東華大學(xué)隋曉鋒研究員。

  原文鏈接：https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2020.20131