【引言】

導(dǎo)電水凝膠由于其柔韌性，可用于人體的相關(guān)生物電子設(shè)備，如可穿戴式電子設(shè)備、人工智能觸覺傳感器、健康監(jiān)測電和心臟補(bǔ)丁。然而，由于水凝膠的高含水量(80%)特性，使其對環(huán)境敏感，水分子無法被穩(wěn)定地固定在聚合物網(wǎng)絡(luò)中。高溫會(huì)使水凝膠干燥，而低溫時(shí)水凝膠會(huì)被凍住。即使在正常溫度下，水分子也會(huì)從水凝膠中揮發(fā)出來，影響水凝膠的長期使用。因此，水凝膠的穩(wěn)定差是制約其應(yīng)用的重要問題。設(shè)計(jì)具有長期穩(wěn)定性、抗凍性和耐 熱性的水凝膠，使其在不同溫度下維持良好的性能是一個(gè)挑戰(zhàn)。


【成果簡介】

針對現(xiàn)有的水凝膠對環(huán)境敏感，不能在低溫、高溫條件下正常工作的問題，西南交通大學(xué)魯雄教授（通訊作者）課題組，采用甘油-水為二元溶劑制備了醇/水混合凝膠，并在其中復(fù)合經(jīng)過仿貽貝聚多巴胺修飾的碳納米管，形成仿貽貝的導(dǎo)電抗凍、耐熱水凝膠。雖然甘油-水是常見的抗凍體系，但是甘油加入會(huì)阻礙高分子單體聚合。因此，迄今未見有甘油基抗凍水凝膠的報(bào)道。西南交通大學(xué)魯雄課題組，基于量子力學(xué)計(jì)算指導(dǎo)，通過精心設(shè)計(jì)反應(yīng)體系，克服了醇/水溶液中凝膠困難，形成多功能水凝膠。相對于傳統(tǒng)的水凝膠，本研究制備的醇/水混合凝膠中，丙三醇與水能夠形成更強(qiáng)的氫鍵作用，防止水凝膠網(wǎng)絡(luò)中的水分子在低溫時(shí)結(jié)冰、高溫時(shí)揮發(fā)。相關(guān)成果以“Mussel-inspired adhesive and conductive hydrogel with long-lasting moisture and extreme temperature tolerance”為題發(fā)表在2017年11月28日出版的材料領(lǐng)域期刊Advanced Functional Materials上。該研究得到了重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、863、自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。