JAPS:用于可穿戴电子器件的自修复水凝胶

可穿戴电子设备涉及的最大挑战之一是如何为其供电。可穿戴设备要求材料必须柔软且富有弹性,可以随意弯曲但仍能够恢复其初始形状。这必须避免笨重的电池或电线会卡住或阻碍运动。重要的是,他们还必须能够承受日常活动的严峻考验。

为了应对这一挑战,研究人员探索了各种灵活的能量存储系统的使用,这些系统的目的在于使储能设备在扭曲,弯曲,拉伸甚至断裂时也能正常工作。导电水凝胶将导电材料的电特性与水凝胶的独特功能相结合,是用于柔性超级电容器和电池的有前途的平台。

但是,就像任何电流一样,导电水凝胶如果被切割或损坏,可能会停止工作。哈尔滨工业大学白永平教授及课题组试图利用某些水凝胶的自愈合能力来解决这个问题。导电水凝胶自愈合的关键是水凝胶中存在超分子相互作用。 白永平教授课题组合成了一种基于丙烯酸酯-氧化石墨烯的导电水凝胶,其中包含大量的离子相互作用。 导电水凝胶不仅能够具有稳定的电导率,其离子键还使水凝胶在被划伤后能够恢复其形状和电导率。当水凝胶在室温下诱导40秒之后,这种自我修复就会自动发生。这样的自修复导电水凝胶可以在各种可穿戴电子设备中找到应用,例如人造皮肤,医疗设备和便携式电池。

该论文发表在Journal of Applied Polymer Science上,文章链接为 https://doi.org/10.1002/app.47379