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曲阜師大陳威/李楠、齊魯工大吉興香 ACS APM:基于單寧酸和可聚合咪唑型低共熔溶劑的多功能導電彈性體
2023-12-18  來源:高分子科技

  近年來,導電彈性體在傳感器、下一代可拉伸觸摸屏、電子顯示器等方面受到廣泛關注在彈性體領域,水凝膠導電彈性體在柔性電子器件中越來越受到重視,然而水凝膠導電彈性體存在失水變形等問題。基于離子液體的導電彈性體能夠有效解決水凝膠的失水問題。但是由于離子凝膠導電彈性體具有高粘度、高熔點的缺點,大多數離子液體在制備離子凝膠類導電彈性體方面存在局限性。因此,有必要發新型的導電彈性體來克服上述缺點。


  針對上述問題曲阜師范大學陳威副教授李楠副教授和研究生孫雯卿聯合齊魯工業大學(山東省科學院)生物基材料與綠色造紙國家重點實驗室吉興香教授設計了BminCl/AA可聚合低共熔溶劑,并將單寧酸引入可聚合低共熔溶劑體系中,構建了多功能的導電彈性體——poly(BminCl/AA)-TA導電彈性體。通過BminClAA結合,降低了BminCl的熔點,提高了離子凝膠的抗凍性,進而豐富了離子凝膠在極端環境中的應用。此外AA的引入降低了BminCl的粘度,促進了離子的解離,從而提高了離子電導率。將單寧酸引入BminCl/AA DES體系再經過光化學誘導自由基聚合得到了多功能的poly(BminCl/AA)-TA導電彈性體


  該方法通過在BminCl/AA共熔溶劑中加入不同量的單寧酸,制備了一系列多功能導電彈性體。poly(BminCl/AA)-TA導電彈性體具有多種理想的性能,包括高透明度平均透過率為94.3%、超高拉伸性1250%優異的自修復能力24h自修復效率為87.5%、良好的導電性1.3×10?2mS·cm?1寬溫度耐受范圍(?20120°C。同時,導電彈性體對各種基材表現出良好的黏附性。基于此類導電彈性體的傳感器能夠在?20 ~ 120°C范圍內靈敏地檢測和區分各種運動,具有良好的穩定性和重復性。 


1 poly(BminCl/AA)-TA導電彈性體的合成、表征及光學性能 


圖2 poly(BminCl/AA)-TA導電彈性體的機械性能
 

圖3 poly(BminCl/AA)-TA導電彈性體的自修復性能

 圖4 poly(BminCl/AA)-TA導電彈性體的抗凍性能


 圖5 poly(BminCl/AA)-TA導電彈性體的黏附性能


6 poly(BminCl/AA)-TA導電彈性體的導電性能


  本研究以“Multifunctional Conductive Elastomers Based on Tannic Acid and Polymerizable 1-Butyl-3-Methylimidazolium Chloride/Acrylic Acid Deep Eutectic Solvent”為題發表在ACS Applied Polymer Materials上。該工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、齊魯工業大學(山東省科學院)生物基材料與綠色造紙國家重點實驗室開放基金的支持。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acsapm.3c01804

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