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基于高透明、可拉伸离子凝胶的多功能传感器

2021-09-15孙利杰黄洪飞郭一凡管清宝游正伟

东华大学学报(自然科学版) 2021年4期
关键词:力学性能

孙利杰, 黄洪飞, 郭一凡, 孙 巍, 管清宝, 游正伟, 2

(1. 东华大学 a.材料科学与工程学院;b.纤维材料改性国家重点实验室,上海 201620; 2. 复旦大学 聚合物分子工程国家重点实验室,上海 200433)

电子皮肤、可穿戴电子设备和软机器人的迅速发展,激发了人们对开发具有高透明性、高拉伸性和顺应性的新型导电材料的研究兴趣[1-2]。通常的电子导体(如金属、导电玻璃和纳米碳材料等)缺乏弹性,因此,需要引入几何结构或复合高分子材料以增强其可拉伸性及回复性[3-4]。然而,这样的可拉伸电子导体不能承受大的力学应变,同时它们复杂的几何结构降低了光学透明度[5]。此外,复杂的制造过程具有高成本和低产量的问题,阻碍了可拉伸电子导体的进一步应用。相比之下,离子导体(如导电水凝胶)具有高透明性、离子电导率和可调节的力学性能,能够实现大应变的同时适配人体软组织等特点,其成为新型导电材料的选择之一[6]。尽管导电水凝胶作为离子导体已经被广泛用于可拉伸电子器件,然而不稳定性一直是导电水凝胶应用过程中的问题。传统水凝胶易失水、易结冰,会导致离子传输等性能严重下降甚至丧失[7]。

离子凝胶是将离子液体固定于三维聚合物网络中构成的凝胶材料[8-9]。离子液体具有高导电性、难挥发、不易燃和稳定的理化特性等诸多优点[10]。含有离子液体的离子凝胶能够在保留导电水凝胶原有优异性能的基础上,有效地解决水凝胶使用温度范围受限问题,从而应对更加复杂和极端的使用环境。……

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