离子导电水凝胶具备优异的透明性、良好的生物相容性和较好的灵敏度等优点,在人机交互界面、柔性电子传感器和生物医疗器件等领域展现了广阔的应用前景。目前,构建性能稳定的多功能离子导电水凝胶仍然是该领域的重大挑战之一。
近期,南京邮电大学汪联辉教授团队构建了具有“联结双网络”结构的超分子离子导电水凝胶,该水凝胶具有多重物理相互作用:聚乙烯醇网络中的网络内氢键作用、聚电解质网络中的静电相互作用以及两重网络之间的网络间氢键作用(图1)。相比于其他水凝胶,其独特的“联结双网络”结构赋予该水凝胶出色的机械性能、优异的力学稳定性、溶胀稳定性及导电稳定性。该水凝胶作为力敏传感器具有高灵敏度(压力传感灵敏度:0.246 kPa-1)和高稳定性,不仅可实现对人体大运动(膝盖弯曲和手指弯曲)及小运动(咀嚼及语音识别)的监测,还具有精准识别字迹和监测水滴掉落的优异传感性能(图2)。此外,基于其良好的溶胀稳定性及导电稳定性,该水凝胶在水中浸泡后仍然具有良好的水下传感性能和心电信号监测能力(图3);基于聚电解质独特的湿度可调透明度性能,该水凝胶在信息加密和解密领域也展现出良好应用前景。这项工作提出的“联结双网络”结构的超分子导电水凝胶,实现了离子导电水凝胶稳定性与多功能性的有机结合,为设计构建柔性离子导电器件提供新的思路。
图1 不同网络结构水凝胶的设计构建 (a)“联结双网络”结构双聚电解质水凝胶;(b)单网络单聚电解质水凝胶;(c)外加离子单网络水凝胶
图3 PVA-PAANa-PAH水凝胶在水中浸泡后水下传感及心电信号监测应用
原文链接:https://doi.org/10.1039/D2TA05530A
- 北理工沈国震教授/李腊副教授、湖南工大许建雄教授 Adv. Mater.: 可植入式无线水凝胶超级电容器实现双向神经调控 2025-04-24
- 麦吉尔大学李剑宇课题组 Adv. Sci.: 利用超声空化的快速、无引发剂的高性能水凝胶制备方法 2025-04-24
- 新疆大学朱若斐课题组 AFMs:师法自然 - 受莲花多重仿生策略启发的强氢键网络纤维素水凝胶用于太阳能界面蒸发 2025-04-24
- 西安交大张志成教授团队 Adv. Mater.: 在柔性压电聚合物领域取得新进展 2025-04-23
- 华工郭建华、蒋兴华团队 CEJ:具有优异吸波性能和红外/微波刺激响应形状记忆功能的自修复型FCIP/RGO/PUU柔性复合材料 2025-04-20
- 南开大学刘遵峰教授课题组招收博士生(2025年入学)、师资博士后等 - 材料学、化学、高分子、物理、生物学、纺织与纤维、金属、计算模拟、电子信息等 2025-04-17