1. 鲍哲南最新JACS：聚焦可降解！

瞬态电子学因其在环境和人类健康方面的潜在应用而成为一个迅速兴起的领域。最近，一些研究将酸不稳定的亚胺键结合到聚合物半导体中以赋予瞬态性。然而，对这些聚合物的结构-降解性能关系的理解是有限的。

鉴于此，斯坦福大学鲍哲南等人系统地设计和表征了一系列具有工程化侧链的可完全降解的二酮吡咯并吡咯基聚合物，以研究几个分子设计参数对这些聚合物降解寿命的影响。

通过紫外-可见光谱监测降解动力学，研究人员发现溶液中的聚合物降解取决于支化点和 M_n的聚集程度，降低聚集促进了降解速率的加快。此外，增加聚合物的亲水性会促进水的扩散，从而促进沿聚合物主链的亚胺键的酸水解。这些聚合物的聚集特性和降解寿命在很大程度上取决于溶剂，氯苯中的聚合物降解时间是氯仿中的六倍。

研究人员开发了一种量化薄膜中聚合物降解的新方法，并观察到用于设计高性能半导体的类似因素和考虑因素（例如，链间顺序、微晶尺寸和亲水性）会影响基于亚胺的聚合物半导体的降解。

研究发现，三元共聚是一种很有吸引力的方法，可以获得具有良好电荷传输和可调谐降解性能的可降解半导体。这项研究为可降解半导体聚合物的分子设计提供了重要的原则，预计这些发现将加速向可控寿命的瞬态电子学的发展。

Impact of Molecular Design on Degradation Lifetimes of Degradable Imine-Based Semiconducting Polymers. J. Am. Chem. Soc. 2022.

https://doi.org/10.1021/jacs.1c12845

2. Science Robotics：可降解的3D打印软机器人

将机器人技术嵌入我们的日常生活中，有望创造机器辅助环境、支持医疗保健和康复，或增强虚拟现实交互的触觉感觉。大自然给软机器人技术带来了非常多的灵感来源。然而，目前涉及的材料通常是不可生物降解的，或来自不可再生资源，导致环境足迹不断增长。此外，传统的制造方法，如铸模，不适合用于复制或模仿大自然创造的复杂性。因此，需要在开发新的制造程序的同时，还是需要纳入可持续性概念。

明胶是一种多功能的生物聚合物，可以进行熔融挤出，并且当甲基丙烯酸酯化时，可以进行基于光聚合的印刷。然而，市售的生物绘图仪或直接激光书写系统成本非常高，并且基本上只能产生具有中等拉伸性的小尺寸（微米到毫米）物体。软机器人的快速原型制作对厘米大小、高度可拉伸的致动器和传感器的低成本三维 (3D) 打印有着很高的需求。保持技术的可持续性还需要有效地重复利用以前的印刷材料以节省资源并建立除生物降解之外的生态回收路线

于此，奥地利约翰·开普勒林茨大学M. Kaltenbrunner、F. Hartmann等人报告了一种基于熔融沉积建模的定制3D打印工艺，将完全可生物降解的明胶水凝胶（biogel）墨水打印成尺寸稳定的复杂物件。

本文要点：

1）该工艺可以快速且经济高效地从凝胶中制作出弹性、柔软的机器人应用原型，该凝胶的长度是原始长度的六倍，并且可以实现零浪费的可回收程序。

2）展示了以快速响应时间（不到一秒）执行全向运动的打印气动执行器，具有集成的 3D 打印可拉伸波导，能够进行本体感觉和外部感觉。这些软设备具有动态实时控制功能，能够自动搜索和清除障碍物。它们可以多次重印或在其使用寿命结束时无害地处理，这可能为软机器人开启可持续发展的未来。

3D printing of resilient biogels for omnidirectional and exteroceptive softactuators. Science Robotics 2022.

DOI:10.1126/scirobotics.abk2119

https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abk2119

3. ACS Nano：一种基于细菌纤维素水凝胶内嵌分子铁电体的可生物降解可回收压电传感器

随着各种各样的电子设备的日益发展，人们的生活越来越安全、健康和舒适，但同时也产生了大量不可降解和不可回收的电子垃圾，威胁着生存环境。

近日，华中科技大学张光祖，石志军，姜胜林探索了一种环保、柔性、可生物降解和可回收的机械传感器。

文章要点

1）该传感器以细菌纤维素（BC）水凝胶为基质，以咪唑高氯酸盐(ImClO₄)分子铁电体为功能元件，其杂化灵敏度为4 mV kPa⁻¹，工作范围为0.2~31.2 5kPa，优于大多数基于传统功能生物材料的传感器。

2）此外，BC水凝胶可以完全降解为葡萄糖和低聚糖，而ImClO₄可以回收和重复使用，用于相同的设备，不会留下对环境有害的电子垃圾。研究工作为实现无电子垃圾的柔性传感器提供了一种策略。

Junling Lu, et al, A Biodegradable and Recyclable Piezoelectric Sensor Based on a Molecular Ferroelectric Embedded in a Bacterial Cellulose Hydrogel, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.1c07614

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c07614

4. AFM：可生物降解的植入式电池

瞬态器件是一种新兴的电子学，其主要特点是材料在完成任务后，通过化学或物理过程完全或部分溶解或解体，被认为是植入式器件的新的研究方向。然而，瞬态器件的研究还处于起步阶段，还有许多挑战需要克服，尤其是瞬态能量器件的发展相对缓慢。

近日，复旦大学孔彪，齐鲁工业大学（山东省科学院）Yong Li报道了一种基于可生物降解的纤维素气凝胶-明胶(CAG)电解质的全生物可降解瞬态ZIB（TZIB），该电解质由高度柔韧的丝素蛋白膜、原位蒸发的Au膜、丝网印刷的Zn膜和MnO₂/rGO杂化材料分别作为包覆层、收集器、正极和负极材料。

文章要点

1）能源系统不包含任何有毒的重金属离子或有机电解质。经过优化后，TZIB为单电池提供了高达1.6 V的稳定输出电压，实现了211.5 mAh g⁻¹的高比容量，并保持了优异的循环性能和倍率性能。

2）通过引入CAG固体电解质和增塑丝素包装袋，在不影响二次ZIB电化学性能的前提下，提高了ZIB的柔性和机械稳定性。更重要的是，制成的电池在体外和体内都可以几乎完全降解，降解过程中产生的物质对宿主(大鼠)无毒无害。因此，设计的TZIB将为重大疾病的高级诊断和辅助治疗提供有效的解释工具，并将在未来的医学研究和临床治疗中发挥重要作用。

Junjie Zhou, et al, Super-Assembled Hierarchical Cellulose Aerogel-Gelatin Solid Electrolyte for Implantable and Biodegradable Zinc Ion Battery, Adv. Funct. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adfm.202111406

https://doi.org/10.1002/adfm.202111406