Advanced Functional Materials:用于自粘附和双向传感器的低分子量-超分子聚合物双网络低共熔凝胶

在构建柔性电子器件方面,离子导电低共熔凝胶作为传统的耐温水凝胶和昂贵的离子液体凝胶的替代品,在能源、生物电子和环境科学等方面显示出巨大的应用潜力。然而目前通过交联聚合物或低分子量凝胶剂制备的低共熔凝胶存在着缺乏自恢复和自愈性,以及在机械可加工性和表面适应性粘附力方面不足等问题。因此,有必要重新设计新的材料体系,开发具有更高机械强度和韧性、快速自愈性、良好导电性和高度透明性的多功能低共熔凝胶材料。

近日,河南工业大学李晶晶博士与郑州轻工业大学刘春森教授课题组合作报道了一种具有内在自粘附性和宽温度耐受性的高韧性、可拉伸导电低共熔凝胶,用以构筑先进的应力应变传感器。课题组提出了一种与传统的聚合物双网络水凝胶(P-DN hydrogels)体系不同的全新的低分子量超分子-聚合物双网络低共熔凝胶(SP-DN eutectogels)体系:将低分子量超分子网络作为牺牲网络整合到共价聚合物网络中用于提高凝胶的机械性能。所制备的SP-DN低共熔凝胶具有高拉伸性(>4000%伸长率)和韧性(≈800 J m-2),快速的自发自愈性和导电性,对各种基底和皮肤的广泛粘附性,以及宽温度范围耐受性(-40至60°C)。基于以上的优异特性,可将SP-DN共凝胶应用于可穿戴式自粘附应变传感器中,该传感器可与皮肤共形变形,并能灵敏地监测沿两个垂直方向(向上弯曲和向下弯曲)的运动变化。该工作为制造具有高环境适应性的下一代软电子设备的机械坚固和功能集成的智能材料提供了一种新的设计策略。

图1 SP-DN低共熔凝胶的设计研究思路
图2 本文中SP-DN低共熔凝胶作为可穿戴应变传感器的应用展示

该论文的第一作者是郑州轻工业大学硕士研究生梁钰佳。相关研究得到了国家自然科学基金委(22072138;21802033;U1904215)和河南省高校科技创新团队计划(20IRTSTHN003)的支持和资助。

论文信息:

Low-Molecular-Weight Supramolecular-Polymer Double-Network Eutectogels for Self-Adhesive and Bidirectional Sensors

Yujia Liang, Kaifang Wang, Jingjing Li*, Hai Wang, Xiao-Qiao Xie, Yihan Cui, Yunfei Zhang, Mengke Wang, Chun-Sen Liu*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202104963

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202104963