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:http://doi.org/10.1039/D2TA05530A
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