我研发出仿蜘蛛丝结构的高性能导电水凝胶纤维

2018-09-06 15:43:28来源: 中国科技网·科技日报 作者: 吴长锋

中国科技网·科技日报合肥9月6日电(记者 吴长锋)记者从中国科学技术大学获悉,该校马明明课题组通过凝胶纺丝的方法,实现了调控导电水凝胶中高分子链的排列和取向,并且制备出高性能导电水凝胶纤维。相关研究成果日前发表在《自然.通讯》上。

弹性可拉伸导电纤维是制备可拉伸电子器件的关键材料。导电水凝胶具有一定的弹性和可拉伸性,但导电水凝胶中的高分子链通常处于无序排列的状态,这种无序结构限制了导电水凝胶材料的力学性能和导电性能。通过调控导电水凝胶中高分子链的排列和取向,从而制备出具有有序结构的导电水凝胶纤维,是制备弹性可拉伸导电纤维的一种新策略,并具有重要的应用价值。

蜘蛛丝具有多层次的有序结构,从而表现出优异的力学性能。受蜘蛛丝的有序结构和纺丝方法的启发,科研人员在室温下由聚丙烯酸钠(PAAS)溶液直接纺丝得到水凝胶纤维,通过涂覆聚丙烯酸甲酯(PMA)防水层,形成具有核-壳结构的PMA-PAAS水凝胶纤维(MAPAH纤维)。在MAPAH纤维中,PAAS结晶区和非晶区共存并且可以快速可逆互变,使MAPAH纤维表现出优异的机械性能、导电性能以及抗冻性能。MAPAH纤维具有高拉伸强度和大断裂伸长率,并且可以在大幅度拉伸后快速回复。PAAS水凝胶作为导电芯,PMA层作为防水和绝缘涂层,使MAPAH纤维可以作为具有高可拉伸性的弹性导线。

此外,MAPAH纤维在-350C也能保持其可拉伸性和导电性,表现出优异的抗冻性能。作为一种高性能和低成本的弹性可拉伸导电水凝胶纤维,MAPAH纤维将可用于开发基于纺织材料的可拉伸电子器件。

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责任编辑:孙玉松