【摘要】
离子导电共晶凝胶作为构建柔性电子设备中传统不耐温水凝胶和昂贵的离子液体凝胶的替代品，引起了极大的关注。然而，目前通过交联聚合物或低分子量凝胶剂制备的共晶凝胶存在拉伸性有限和表面自适应粘附力不足的问题。
最近，河南工业大学李晶晶博士/郑州轻工业大学刘春森教授团队将低分子量超分子网络引入共晶凝胶结构中的共价聚合物网络中，并展示了一种新型超分子聚合物双网络（SP-DN）策略来制造具有高拉伸性的导电 SP-DN 共晶凝胶(>4000% 伸长率) 和韧性 (≈800 J m-2)，以及自修复、自粘和防冻/防干燥特性。这些独特的特性导致在可穿戴自粘应变传感器中成功实现 SP-DN 共晶凝胶，该传感器可以随皮肤共形变形并在很宽的温度范围内（-40 至60°C）。此外，应变传感器可以准确地检测沿两个相反方向（弯腰或弯腰）的身体运动，这在文献中很少见。与广泛探索的聚合物双网络 (P-DN) 水凝胶不同，开发的 SP-DN 共晶凝胶平台能够很好地调节分子尺度的非共价和共价相互作用，为创造具有多功能性能的智能软材料提供了范例并且环境适应性强。相关论文以题为Low-Molecular-Weight Supramolecular-Polymer Double-Network Eutectogels for Self-Adhesive and Bidirectional Sensors发表在《Advanced Functional Materials》上。
【主图导读】
图1 a) HSAH/PHEAA SP-DN 共晶凝胶的合成过程示意图。b) 展示超分子 HSAH 单网络 (SN) 共晶凝胶的自愈能力。c) HSAH 共晶凝胶的流变逐步应变试验。d) 和 e) 分别用绿色荧光探针 (FITC) 标记的 HSAH SN 和 HSAH/PHEAA SP-DN 共晶凝胶的 CLSM 图像。f) HSAH SN 和 PHEAA SN 共晶凝胶以及 HSAH/PHEAA SP-DN 共晶凝胶的流变测试。
图2 HSAH/PHEAA SP-DN共晶凝胶与PHEAA SN共晶凝胶的力学性能对比。
图3 HSAH/PHEAA SP-DN共晶凝胶的耐温性。
图4 HSAH/PHEAA SP-DN 共晶凝胶的附着力。
图5 HSAH/PHEAA SP-DN共晶凝胶作为可穿戴应变传感器的应用。
图6 应变传感器的环境适应性。
【总结】
团队展示了一种低分子量超分子聚合物双网络 (SP-DN) 路线来制造具有高机械强度和韧性、快速自愈、牢固粘附和宽温耐受性（-40至120°）的导电共晶凝胶。多功能的设计和非凡的性能使 SP-DN 共晶凝胶成为可穿戴自粘应变传感器的有希望的候选者，以高灵敏度和长期稳定性准确检测各种身体运动。应变传感器在凸面和凹面皮肤表面以及不规则皮肤变形期间均显示出卓越的传感性能，同时在宽温度范围（-40 至 60°C）内保持出色的机械柔韧性、灵敏的传感性能和良好的耐久性。与传统的聚合物双网络 (P-DN) 水凝胶系统不同，开发的 SP-DN 共晶凝胶被认为是一种多功能和适应性平台，可用于未来制造用于各种应用的先进软离子导体，例如健康监测、仿生皮肤和可穿戴电子设备。
参考文献：
doi.org/10.1002/adfm.202104963
原文刊载于【高分子材料科学】公众号
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