近日，我校輕工科學與工程學院張素風教授團隊在國際材料領域頂級期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19.924）上發表題為“Super Stretchable, Self-Healing, Adhesive Ionic Conductive Hydrogels Based on Tailor-Made Ionic Liquid for High-Performance Strain Sensors”的研究論文。
近年來，柔軟、靈活和智能的離子導電水凝膠具有優異的機械性能和穩定性、高靈敏度和導電性，在可穿戴設備、可植入器件、軟機器人、人造皮膚以及人機交互系統等領域有廣闊應用前景。然而，通過簡單一步法構筑同時具有優異機械性能、高離子導電率、自修復、自粘附、保水性仍然是一個挑戰。有鑒于此，該論文通過設計一種多功能性苯硼酸離子液體（PBA-IL）單體，在納米纖維素（CNF）存在下，通過PBA-IL/丙烯酰胺（AM）一步聚合法，制備了一種具有半互穿網絡結構的離子導電水凝膠（PAM/PBA-IL/CNF），該離子導電水凝膠能同時實現優異機械性、導電性和多功能性的集成。我校為論文的唯一通訊單位，2019級碩士研究生姚雪為第一作者，張素風教授和錢立偉副教授為該論文的共同通訊作者。
PBA-IL和PAM/PBA-IL/CNF水凝膠的設計
PAM/PBA-IL/CNF水凝膠應變傳感器實時監測人體運動
該研究中，多功能PBA-IL單體具有以下特點：（i）苯硼酸基團和順式二醇結構可形成動態硼酸酯鍵；（ii）咪唑鹽的結構增加了水凝膠的離子電導率，并與系統中的其他組分產生氫鍵和靜電相互作用；（iii）咪唑陽離子中的乙烯基促進水凝膠網絡中多功能單體的強鍵合。此外，CNFs一方面作為應力增強相提高水凝膠力學性能；另一方面，CNFs表面的負羧基也促進了反離子的遷移，從而提高了離子電導率。該論文通過簡單一步法制備的離子導電水凝膠傳感器顯示出優異的綜合性能：（i）巧妙的結構設計和交聯，無需使用復雜的組件，（ii）電氣和機械性能之間的良好平衡，以及（iii）優異的粘附性、自修復性、保水性和透明度。
該論文報道的PAM/PBA-IL/CNF水凝膠為設計高性能和多功能傳感器提供了一種新策略。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202204565
（核稿：劉國棟 編輯：劉倩）
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