離子導(dǎo)電水凝膠具備優(yōu)異的透明性、良好的生物相容性和較好的靈敏度等優(yōu)點(diǎn),在人機(jī)交互界面、柔性電子傳感器和生物醫(yī)療器件等領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。目前,構(gòu)建性能穩(wěn)定的多功能離子導(dǎo)電水凝膠仍然是該領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)之一。
近期,南京郵電大學(xué)汪聯(lián)輝教授團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了具有“聯(lián)結(jié)雙網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)的超分子離子導(dǎo)電水凝膠,該水凝膠具有多重物理相互作用:聚乙烯醇網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)氫鍵作用、聚電解質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中的靜電相互作用以及兩重網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)絡(luò)間氫鍵作用(圖1)。相比于其他水凝膠,其獨(dú)特的“聯(lián)結(jié)雙網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)賦予該水凝膠出色的機(jī)械性能、優(yōu)異的力學(xué)穩(wěn)定性、溶脹穩(wěn)定性及導(dǎo)電穩(wěn)定性。該水凝膠作為力敏傳感器具有高靈敏度(壓力傳感靈敏度:0.246 kPa-1)和高穩(wěn)定性,不僅可實(shí)現(xiàn)對人體大運(yùn)動(膝蓋彎曲和手指彎曲)及小運(yùn)動(咀嚼及語音識別)的監(jiān)測,還具有精準(zhǔn)識別字跡和監(jiān)測水滴掉落的優(yōu)異傳感性能(圖2)。此外,基于其良好的溶脹穩(wěn)定性及導(dǎo)電穩(wěn)定性,該水凝膠在水中浸泡后仍然具有良好的水下傳感性能和心電信號監(jiān)測能力(圖3);基于聚電解質(zhì)獨(dú)特的濕度可調(diào)透明度性能,該水凝膠在信息加密和解密領(lǐng)域也展現(xiàn)出良好應(yīng)用前景。這項(xiàng)工作提出的“聯(lián)結(jié)雙網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)的超分子導(dǎo)電水凝膠,實(shí)現(xiàn)了離子導(dǎo)電水凝膠穩(wěn)定性與多功能性的有機(jī)結(jié)合,為設(shè)計(jì)構(gòu)建柔性離子導(dǎo)電器件提供新的思路。
圖1 不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠的設(shè)計(jì)構(gòu)建 (a)“聯(lián)結(jié)雙網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)雙聚電解質(zhì)水凝膠;(b)單網(wǎng)絡(luò)單聚電解質(zhì)水凝膠;(c)外加離子單網(wǎng)絡(luò)水凝膠
圖3 PVA-PAANa-PAH水凝膠在水中浸泡后水下傳感及心電信號監(jiān)測應(yīng)用
原文鏈接:https://doi.org/10.1039/D2TA05530A
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