【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中科院合肥物質(zhì)院固體所高分子與復(fù)合材料研究部田興友和張獻研究員團隊聯(lián)合鄭州大學(xué)楊艷宇副教授等，利用鎵銦合金( EGaIn)引發(fā)聚合，并作為柔性填料，構(gòu)建了一種可用于人機交互和紅外偽裝的超拉伸、自愈合的 LM/PVA/P(AAm-co-SMA)雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在 Materials Horizons 上。
水凝膠是一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的軟材料，通過引入離子、導(dǎo)電聚合物和導(dǎo)電填料，可獲得導(dǎo)電水凝膠。但是，由于導(dǎo)電聚合物共軛結(jié)構(gòu)的固有剛性、導(dǎo)電填料與水凝膠基體的不相容性，以及鹽析效應(yīng)，目前大多數(shù)導(dǎo)電水凝膠的機械性能較差，如韌性低、抗拉強度低、自恢復(fù)和自愈合性能不理想，大大限制了水凝膠的應(yīng)用領(lǐng)域。
鎵銦合金(EGaIn)作為一種熔點接近或低于室溫的液態(tài)金屬(LM)，可以通過超聲波分散制備成EGaIn微球，用作納米填料。與其他剛性納米填料不同，它們可以適應(yīng)聚合物基體的變形，從而有效地增韌聚合物。此外，EGaIn中的鎵(Ga)可以引發(fā)乙烯基單體發(fā)生自由基聚合。Ga3+能夠與羧基、羥基進行配位，形成動態(tài)犧牲鍵，用于耗散能量。因此，鎵基液態(tài)金屬具有改善聚合物基體機械性能的潛力。
鑒于此，研究人員利用鎵銦合金( EGaIn)引發(fā)聚合，同時作為柔性填料，構(gòu)建了一種超拉伸和自愈合的 LM/PVA/P(AAm-co-SMA)雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。剛性的 PVA微晶網(wǎng)絡(luò)和韌性的 P(AAm-co-SMA)疏水網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同作用，以及聚合物網(wǎng)絡(luò)之間的離子配位和氫鍵(多重物理交聯(lián))，賦予了 LM水凝膠優(yōu)異的超拉伸性( 2000%)、韌性( 3.00 MJ/ m3)、抗缺口性和自愈性(室溫 24 h愈合效率大于 99%)。 LM水凝膠表現(xiàn)出敏感的應(yīng)變感應(yīng)行為，可用于人機互動以實現(xiàn)運動識別和健康監(jiān)測。另外由于 EGaIn具有良好的光熱效應(yīng)和低紅外發(fā)射率， LM水凝膠在紅外偽裝方面顯示出巨大的應(yīng)用潛力。
合肥物質(zhì)院張獻研究員和鄭州大學(xué)楊艷宇副教授為文章的共同通訊作者，碩士生李宵飛為論文第一作者。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、合肥物質(zhì)院院長基金的支持。
圖 1. 液態(tài)金屬水凝膠的機械性能表征。
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