離子導電水凝膠具備優(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,在人機交互界面、柔性電子傳感器和生物醫(yī)療器件等領域展現(xiàn)了廣闊的應用前景。目前,構建性能穩(wěn)定的多功能離子導電水凝膠仍然是該領域的重大挑戰(zhàn)之一。
近期,南京郵電大學汪聯(lián)輝教授團隊構建了具有“聯(lián)結雙網(wǎng)絡”結構的超分子離子導電水凝膠,該水凝膠具有多重物理相互作用:聚乙烯醇網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡內(nèi)氫鍵作用、聚電解質(zhì)網(wǎng)絡中的靜電相互作用以及兩重網(wǎng)絡之間的網(wǎng)絡間氫鍵作用(圖1)。相比于其他水凝膠,其獨特的“聯(lián)結雙網(wǎng)絡”結構賦予該水凝膠出色的機械性能、優(yōu)異的力學穩(wěn)定性、溶脹穩(wěn)定性及導電穩(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,不僅可實現(xiàn)對人體大運動(膝蓋彎曲和手指彎曲)及小運動(咀嚼及語音識別)的監(jiān)測,還具有精準識別字跡和監(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域也展現(xiàn)出良好應用前景。這項工作提出的“聯(lián)結雙網(wǎng)絡”結構的超分子導電水凝膠,實現(xiàn)了離子導電水凝膠穩(wěn)定性與多功能性的有機結合,為設計構建柔性離子導電器件提供新的思路。
圖1 不同網(wǎng)絡結構水凝膠的設計構建 (a)“聯(lián)結雙網(wǎng)絡”結構雙聚電解質(zhì)水凝膠;(b)單網(wǎng)絡單聚電解質(zhì)水凝膠;(c)外加離子單網(wǎng)絡水凝膠
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)測應用
原文鏈接:https://doi.org/10.1039/D2TA05530A
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