一个防裂和超可变形的软水凝网络,对极其恶劣的环境不敏感

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 聚合物化学 聚合物化学
• 软物质物理学 软物质物理学

背景情况:

• 基于水凝的柔性设备需要具有高可变形性,性和环境适应性的材料.
• 实现这些特性之间的平衡,特别是在极端条件下,仍然是水凝设计的一个重大挑战.

研究的目的:

• 开发具有卓越的抗破裂性和可变形性的软水凝网络.
• 研究水凝在极其恶劣的或环境中的适应性和性能.
• 探索灵活设备,传感和人类运动监测的潜在应用.

主要方法:

• 通过聚 (烯酸盐) 的疏水性同质交叉连接,单步合成水凝网络.
• 机械性能的表征,包括拉力模量,伸展性和断裂性.
• 在极端盐 (和NaCl) 和性 (6mol L-1 NaOH) 条件下评估水凝性能.

主要成果:

• 合成的水凝表现出显著的软度 (拉伸模量≈20 kPa) 和高伸展性 (3700%),具有出色的抗断性 (10.6 kJ m-2).
• 机械性能在盐和环境中得到增强,伸展性达到3900%和5100%,性分别增加到16.1和17.1kJ m-2.
• 水凝表现出可逆变形,离子导电性,应变感应能力和高盐度条件下的耐性.

结论:

• 开发的水凝网络提供了机械强度和环境适应性的独特组合.
• 疏水性交叉连接策略有效消散能量,并在极端条件下提高材料性能.
• 这些水凝在先进的灵活电子设备和可穿戴技术中的各种应用方面显示出显著的前景.