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中國林科院林化所儲富祥/王基夫 CEJ:采用纖維素共價交聯(lián)策略的電子皮膚用導(dǎo)電壓敏膠
2024-10-18  來源:高分子科技

  低共熔凝膠是開發(fā)電子皮膚的新材料,可通過壓力粘附在皮膚上捕捉體溫和運動信號。為提高凝膠的機械強度和韌性,以往的工作采用了雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這是一種半互穿網(wǎng)絡(luò),涉及剛性網(wǎng)絡(luò)和柔性網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。首先,利用凝膠劑與低共熔溶劑的多重氫鍵作用,通過自組裝構(gòu)建了剛性網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上,通過丙烯酸酯單體的自由基聚合構(gòu)建了柔性網(wǎng)絡(luò)。為提高聚合物的內(nèi)聚力,柔性網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建采用了小分子交聯(lián)劑,如N,N-亞甲基雙丙烯酰胺。然而,這會限制分子鏈的流動性、降低聚合物的界面粘附力,從而易導(dǎo)致凝膠與皮膚粘附過程中脫落。


  針對以上問題,近日,中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所儲富祥研究員團隊提出了一種纖維素共價交聯(lián)策略。通過酯化反應(yīng)將丙烯酸酯基團接枝到纖維素骨架上合成了纖維素大分子交聯(lián)劑(MCCAC),并通過其與丙烯酸酯單體的自由基聚合制備了電子皮膚用導(dǎo)電壓敏膠(CPSA)(圖1)。所制備的CPSA具有結(jié)構(gòu)可控性、可重復(fù)利用性、抗低溫和抗溶劑性。最重要的是,該CPSA平衡了內(nèi)聚力和界面粘附力,可緊密粘附在人體皮膚上捕捉體溫和運動信號。


圖1 CPSA的合成與應(yīng)用


圖2 MCCAC和CPSA的表征


圖3 CPSA的粘附性能


圖4 CPSA的多功能粘附性能


圖5 CPSA的體溫傳感應(yīng)用


圖6 CPSA的拉伸傳感性能


圖7 CPSA的壓力及拉伸傳感應(yīng)用


  該工作以“Controllable Structure, Super Adhesion, Multifunctional, Conductive Pressure-Sensitive Adhesive for Electronic Skin: Enhancing Cohesion by Cellulose-Derived Covalent Crosslinking”為題發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上。


  中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所碩士研究生齊稷為論文的第一作者,指導(dǎo)老師王基夫研究員為論文的通訊作者。該工作還得到了儲富祥研究員和王春鵬研究員的支持和深刻指導(dǎo),及國家自然科學(xué)基金項目(32371822)的支持。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.156561

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