近日，我校輕工科學與工程學院張素風教授團隊在國際材料領(lǐng)域頂級期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19.924）上發(fā)表題為“Super Stretchable, Self-Healing, Adhesive Ionic Conductive Hydrogels Based on Tailor-Made Ionic Liquid for High-Performance Strain Sensors”的研究論文。
近年來，柔軟、靈活和智能的離子導電水凝膠具有優(yōu)異的機械性能和穩(wěn)定性、高靈敏度和導電性，在可穿戴設(shè)備、可植入器件、軟機器人、人造皮膚以及人機交互系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。然而，通過簡單一步法構(gòu)筑同時具有優(yōu)異機械性能、高離子導電率、自修復、自粘附、保水性仍然是一個挑戰(zhàn)。有鑒于此，該論文通過設(shè)計一種多功能性苯硼酸離子液體（PBA-IL）單體，在納米纖維素（CNF）存在下，通過PBA-IL/丙烯酰胺（AM）一步聚合法，制備了一種具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的離子導電水凝膠（PAM/PBA-IL/CNF），該離子導電水凝膠能同時實現(xiàn)優(yōu)異機械性、導電性和多功能性的集成。我校為論文的唯一通訊單位，2019級碩士研究生姚雪為第一作者，張素風教授和錢立偉副教授為該論文的共同通訊作者。
PBA-IL和PAM/PBA-IL/CNF水凝膠的設(shè)計
PAM/PBA-IL/CNF水凝膠應(yīng)變傳感器實時監(jiān)測人體運動
該研究中，多功能PBA-IL單體具有以下特點：（i）苯硼酸基團和順式二醇結(jié)構(gòu)可形成動態(tài)硼酸酯鍵；（ii）咪唑鹽的結(jié)構(gòu)增加了水凝膠的離子電導率，并與系統(tǒng)中的其他組分產(chǎn)生氫鍵和靜電相互作用；（iii）咪唑陽離子中的乙烯基促進水凝膠網(wǎng)絡(luò)中多功能單體的強鍵合。此外，CNFs一方面作為應(yīng)力增強相提高水凝膠力學性能；另一方面，CNFs表面的負羧基也促進了反離子的遷移，從而提高了離子電導率。該論文通過簡單一步法制備的離子導電水凝膠傳感器顯示出優(yōu)異的綜合性能：（i）巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計和交聯(lián)，無需使用復雜的組件，（ii）電氣和機械性能之間的良好平衡，以及（iii）優(yōu)異的粘附性、自修復性、保水性和透明度。
該論文報道的PAM/PBA-IL/CNF水凝膠為設(shè)計高性能和多功能傳感器提供了一種新策略。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202204565
（核稿：劉國棟 編輯：劉倩）
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