低分子量超分子-聚合物双网络低共熔凝胶的构建、机理及应变传感应用

摘要

低共熔凝胶作为一种替代传统温度不耐受型水凝胶和昂贵的离子液体凝胶的新型材料，在构建柔性电子器件方面引起了极大的关注。目前通过聚合物交联或低分子量胶凝剂制备的低共熔凝胶存在拉伸性有限和电导率低的问题。在此，本文利用构建双网络体系的策略成功制备一种超分子-聚合物双网络(SP-DN)低共熔凝胶，即将一种低分子量的超分子网络(牛磺脱氧胆酸钠，NaTDC)引入低共熔凝胶的共价聚合物网络(丙烯酸羟乙酯，HEA)中。由于超分子-聚合物双网络独特的能量耗散机制，大幅度提升凝胶的拉伸性能。在最佳的制备条件下，双网络凝胶的断裂伸长率高达650%,断裂拉伸强度为0.37 MPa。借助于超分子凝胶剂和低共熔溶剂(deep eutectic solvent, DES)的优势，凝胶在宽温度范围(60～100℃)内具有优异的电导率，在不同应变范围内表现出较高的传感灵敏度(gauge factor, GF=0.01)和稳定性，有望进一步应用于可穿戴应变传感器。该设计策略为开发其他新型柔性导电材料提供参考。

关键词

超分子 / 双网络 / 低共熔凝胶 / 应变传感

基金资助

国家自然科学基金青年项目(22302167); 山东省自然科学基金青年项目(ZR2023QB166); 山东省青年科技人才托举工程(SDAST2024QTA065)