納米纖維素增強(qiáng)雙網(wǎng)絡(luò)介導(dǎo)水凝膠的制備及性能

嚴(yán)忠杰，丁世杰，李維浩，仲珍珍，黃新民，孟靈靈

(鹽城工學(xué)院 紡織服裝學(xué)院，江蘇 鹽城 224051)

0 引 言

近年來，柔性可穿戴電子產(chǎn)品因其廣泛的應(yīng)用而備受關(guān)注，特別是在人體運(yùn)動檢測[1-2]、人機(jī)界面[3-4]和電子皮膚[5-6]等方面。作為柔性可穿戴電子產(chǎn)品[7-8]的重要組成部分，可穿戴柔性傳感器可以檢測外力作用下的各種變形，然后將這些變化轉(zhuǎn)化為可檢測的電信號(如電流、電容、電阻等)[9]。隨著可穿戴設(shè)備的快速發(fā)展，未來的傳感器應(yīng)具有靈活、便攜、自恢復(fù)性強(qiáng)等功能，并對人體細(xì)微動作高度敏感[10]。

水凝膠由大量的水和物理或化學(xué)交聯(lián)的親水性三維聚合物網(wǎng)絡(luò)組成，在變形過程中可以保持其結(jié)構(gòu)完整[11-13]。將導(dǎo)電材料摻入水凝膠網(wǎng)絡(luò)中，不僅保留了水凝膠的優(yōu)良性能，而且賦予水凝膠傳遞電子的能力[14-15]，因此導(dǎo)電水凝膠(ECHs)有望用于傳感器[16-20]。由于羥基的存在，聚乙烯醇(PVA)具有很強(qiáng)的親水性，已被廣泛用于制備水凝膠。然而，大多數(shù)基于PVA的ECHs機(jī)械韌性差，缺乏自恢復(fù)能力，極大地限制了PVA基ECHs在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。在水凝膠中引入導(dǎo)電碳材料、導(dǎo)電離子等都可以提高水凝膠機(jī)械性能[21]。KOGA等使用納米纖維素作為碳納米管(CNT)的增強(qiáng)劑和分散劑制備了一種柔性、超強(qiáng)、導(dǎo)電的納米復(fù)合材料[18]。HAN等使用分散良好的碳納米管-納米纖維素混合物來增強(qiáng)水凝膠的機(jī)械韌性和黏彈性，并賦予水凝膠高導(dǎo)電性[19]。SONG等通過使用纖維素納米晶體對聚苯胺進(jìn)行模板聚合，然后將導(dǎo)電納米復(fù)合材料摻入 PVA/硼砂水凝膠系統(tǒng)，開發(fā)了一種無刺激的自愈、超靈敏、生物相容性好的傳感器[22]。……