自修復(fù)導(dǎo)電水凝膠取得新進(jìn)展

導(dǎo)電水凝膠兼具良好的電學(xué)性質(zhì)，可拉伸彎折的機(jī)械性能，以及與人體相似的組織結(jié)構(gòu)，因此可以模擬人體肌肉和皮膚的變化，在柔性可穿戴和可植入電子器件方面顯示出巨大前景。然而，目前常用的導(dǎo)電高分子材料如聚苯胺，聚吡咯，聚噻吩等通常硬而脆，如何設(shè)計(jì)出具有高電導(dǎo)率和自修復(fù)能力的柔性導(dǎo)電水凝膠以提高其功能性和使用壽命成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。基于水凝膠多孔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制備互穿型水凝膠網(wǎng)絡(luò)可以簡(jiǎn)單方便地集成多種功能性以及構(gòu)建協(xié)同效應(yīng)，從而構(gòu)筑具有理想電學(xué)和機(jī)械性能的水凝膠傳感器。

最近，加拿大阿爾伯塔大學(xué)教授曾宏波（Hongbo Zeng）課題組報(bào)道了一種具有高電導(dǎo)率、可塑性和快速修復(fù)能力的水凝膠應(yīng)變傳感器。首先，將氫鍵基團(tuán)作為交聯(lián)點(diǎn)與苯乙烯磺酸鈉聚合形成第一個(gè)柔性水凝膠網(wǎng)絡(luò)（PSSUPy），接著原位引發(fā)苯胺的聚合形成第二個(gè)剛性的導(dǎo)電聚苯胺網(wǎng)絡(luò)（PANI），兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)靜電作用緊密結(jié)合，同時(shí)UPy 基團(tuán)間可逆的氫鍵作用使凝膠表現(xiàn)出溫度敏感性和自修復(fù)性能 。

當(dāng)苯胺含量為0.3 mol/L時(shí)，該水凝膠的電導(dǎo)率可高達(dá)13 S/m 并可以被反復(fù)拉伸6倍以上，尤其是在被外力破壞后表現(xiàn)出快速的自修復(fù)性能。當(dāng)材料被切開(kāi)后，僅需接觸30s 就可以被再次拉伸而不斷裂。因?yàn)闅滏I在高溫下可被破壞從而使凝膠變軟，制備的導(dǎo)電水凝膠具有可塑性，在50℃下可以輕松從針頭中擠出，構(gòu)建不同的形狀和結(jié)構(gòu)。

該導(dǎo)電水凝膠在0%～300%的拉伸應(yīng)變下靈敏度穩(wěn)定在3.4，其應(yīng)變傳感特性被成功用于監(jiān)測(cè)人體的各種大幅度活動(dòng)和細(xì)微的生理信號(hào)，比如手指和手腕的彎曲，吞咽動(dòng)作，聲帶的振動(dòng)，以及脈搏跳動(dòng)的幅度和頻率。其獨(dú)特的高電導(dǎo)率和快速自修復(fù)性能為導(dǎo)電水凝膠的設(shè)計(jì)提供了新思路。