InfoMat:柔性电子用导电水凝胶设计近期研究综述

导电水凝胶通常分为电子导电(金属纳米材料,碳基材料如碳纳米颗粒、碳纳米线、碳纳米管、石墨烯等,导电高分子材料如聚苯胺、聚吡咯、聚(3,4-乙醛噻吩)等)水凝胶和离子(酸,金属盐,离子液体等)导电水凝胶。合理的高分子网络(单网络或者双网络)设计可以得到不同性能(高导电率,高弹,抗冻,刺激响应,以及自修复等)需求的导电水凝胶。一般说来,电子导电水凝胶由于较之离子导电水凝胶具有更好的生物兼容性更多地被应用于生物感应器、组织工程和载药设备等领域。而离子导电水凝胶通常具有离子梯度和透明度,更利于制备能源储备和转换装置,例如促动器、纳米发动机、显示器和触摸板等。

近日,加拿大阿尔伯塔大学化学工程与材料工程系曾宏波教授团队在Wiley出版集团新推出的信息材料领域高影响力期刊InfoMat上发表题为“Recent Advances in Designing Conductive Hydrogels for Flexible Electronics”的综述文章,系统地总结了导电水凝胶的基本设计思路(电子和/或离子导电媒介的选择结合高分子单双网络的设计)及其在柔性电子相关应用领域(生物感应器、组织工程、载药、压力/应变感应器、超级电容、生物电极、燃料/太阳能电池、促动器、纳米发动机、显示器、触摸板等)的研究进展。文章还提出了导电水凝胶在柔性电子领域的应用局限性及可行的解决方案,例如吸湿性盐LiCl的加入可以提高水凝胶的保水性能从而提高其使用寿命,快速2D和3D导电水凝胶打印技术非常有利于相关柔性电子设备的低成本量产,以及lab-on-skin皮肤实验室概念的电子元件集成思路极大的提高了柔性电子设备的可穿戴性。

相关文章在线发表在InfoMat(DOI: 10.1002/inf2.12113)上。