海洋覆蓋了近四分之三的地表面積，是巨大的資源寶庫，人類生產(chǎn)、生活中許多必需品都來源于海洋。比如，主要來源于褐藻的海洋多糖海藻酸鹽（鈉），具有易溶、增稠、易成膜、易凝膠化、生物相容、可降解等眾多優(yōu)良性能。海藻酸鹽產(chǎn)量巨大且成本低廉，在食品、服裝、保健、環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，海藻酸鹽在納米技術(shù)和智能器件等方面的研究及應(yīng)用卻鮮有報(bào)道。
近期，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究員李朝旭率領(lǐng)的仿生智能材料團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，低成本、環(huán)境友好的海藻酸鈉（SA）能夠在水溶液中輔助超聲剝離過渡金屬硫?qū)倩衔铮═MDs，如MoS2、WS2、MoSe2、WSe2等）（圖1A），并展現(xiàn)出高度選擇性。在包含SA在內(nèi)的一系列多糖中（如酰胺化殼聚糖、羧甲基纖維素、結(jié)冷膠、卡拉膠等），SA具有最高的剝離效率；在包含WS2在內(nèi)的一系列TMDs中（如MoS2、WS2、MoSe2、WSe2等），SA對WS2的剝離效率最高，在短短幾個(gè)小時(shí)內(nèi)（~8 h）其剝離濃度就可達(dá)到1.39 mg ml?1，產(chǎn)率亦高達(dá)18.5%。相比于現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道，此方法具有顯著優(yōu)勢。
該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探索發(fā)現(xiàn)，這種特異選擇性可能源于SA特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，SA結(jié)構(gòu)單元中的β-D-甘露糖醛酸與α-L-古洛糖醛酸含有大量羧基和羥基官能團(tuán)，能夠與WS2通過氫鍵（-OH···SH-）和配位鍵（–C=O···W···O=C–）形成很強(qiáng)的相互作用。借助SA和WS2納米片之間的強(qiáng)相互作用，通過簡單的鋪膜工藝可以制備具有超強(qiáng)力學(xué)性能的SA/WS2納米片雜化薄膜，其拉伸強(qiáng)度高達(dá)422.5 MPa、韌性可達(dá)25.76 MJ m?3，足以和天然珍珠層、牙齒及骨骼的力學(xué)性能相媲美。進(jìn)一步結(jié)合WS2納米片的高效光熱轉(zhuǎn)化性能和SA親水及鍵合多價(jià)金屬離子的能力，該團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一系列光驅(qū)動(dòng)仿生智能器件，如光驅(qū)馬達(dá)、爬動(dòng)柔性機(jī)器人、仿生抓手等（圖B、C）。
這些發(fā)現(xiàn)有助于進(jìn)一步拓展SA在生物技術(shù)、材料科學(xué)、納米技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用；將傳統(tǒng)天然海洋多糖與新型二維材料有機(jī)結(jié)合同樣有助于柔性機(jī)器人、智能材料與器件等技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。以上研究成果發(fā)表于最新一期的《先進(jìn)材料》（Advanced Materials，DOI: 10.1002/adma.201604691）上。
該研究獲得了國家自然科學(xué)基金（No. 21474125、51608509）、中組部“青年千人計(jì)劃”、博士后科學(xué)基金（2016M590670）、山東省“泰山青年學(xué)者計(jì)劃”和山東省杰出青年基金（JQ201609）等項(xiàng)目的支持。
