长春工业大学:研发PAM@SiO2-NH2/石墨烯导电水凝胶传感器

导电水凝胶因其在软机器人、电子设备和可穿戴技术等领域的潜在应用而备受关注。然而,由于传统水凝胶固有的脆性,其广泛应用一直受到限制。为了应对这一挑战,,研究采用简单的一锅法设计了一种多功能导电水凝胶,其特点是具有双重物理交联网络

设计融合了丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸月桂酯(LMA)、石墨烯(GN)、二氧化硅氨基球(SiO2-NH2)和氯化十六烷基-3-甲基咪唑(ILs)。值得注意的是,LMA、SiO2-NH2 球和 AM 通过疏水结合和氢键在能量耗散中发挥了关键作用,成为动态交联点。这种结构配置使我们的 PAM@SiO2-NH2/(ILs-GN) 水凝胶具有惊人的拉伸应变,最高可达 15318%,同时还具有 51.4 MJ/m3 的超强韧性和自愈能力。

此外,ILs 还能促进石墨烯的有效分散,从而在水凝胶中产生卓越的导电性和稳定的电阻变化,导电性测量值为 12 mS/cm。该水凝胶还具有高灵敏度,在应变为 1200% 时的测量系数为 18.94。当作为应变传感器使用时,水凝胶能够实时监测人体的各种运动,捕捉大规模变形和微小的细微运动。这些研究结果表明,我们的水凝胶传感器在柔性电子皮肤应用方面具有巨大潜力,有望成为多功能传感器和柔性电极的候选材料。


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