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華南理工嚴玉蓉教授團隊 Adv. Sci.:基于區域異質聚合實現單體到水凝膠纖維的可設計連續制造
2023-11-04  來源:高分子科技

  水凝膠纖維因其獨特的離子傳導途徑、高比表面積和易于構建高維結構而在柔性電子領域的應用中引起了極大的興趣。然而,發展一種可自由設計水凝膠纖維網絡結構的通用連續化紡絲方法仍是一個挑戰。


  近期,華南理工大學材料學院嚴玉蓉教授團隊發現并研究了疏水界面對單體聚合成水凝膠的區域抑制性(圖1)。利用這一區域異質聚合特性,發展了一種可從單體紡出水凝膠纖維的自潤滑紡絲策略,并證明了該自潤滑紡絲策略的單體通用性(圖2)。以該自潤滑紡絲策略制備的高糾纏和離子交聯水凝膠纖維表現出良好的機械性能,表明該自潤滑紡絲策略可兼容現有的水凝膠增韌策略(圖3)。進一步,基于水凝膠纖維的一維特性,以離子交聯的水凝膠纖維自下而上構建了一維應變、二維方向和三維壓力傳感器展示了水凝膠纖維在柔性電子設備中的巨大應用潛力(圖4)。該工作以“Continuous Spinning of High-Tough Hydrogel Fibers for Flexible Electronics by Using Regional Heterogeneous Polymerization”為題發表在《Advanced Science》上。論文第一作者是華南理工大學材料科學與工程學院博士生伍紹吉,華南理工大學材料科學與工程學院嚴玉蓉教授、邱志明副教授為共同通訊。研究工作得到了國家自然科學基金的支持。


圖1 疏水界面誘導的單體聚合區域異質性及其機制探究。


圖2 乙烯基單體通用的自潤滑紡絲策略用于連續化生產水凝膠纖維。


圖3基于自潤滑紡絲策略設計的高糾纏、離子交聯水凝膠纖維的機械性能。


圖4 水凝膠纖維自下而上構建多維傳感器及其應用展示。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202305226

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