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苏州大学：3D打印/高透明/胶粘/自愈/可回收的导电超分子离子凝胶

文章来源：新材料在线更新时间：2021-06-09 15:24:07

【科研摘要】

最近，苏州大学郭明雨教授团队报告了容易制造的高度透明（透光率高于93％），可拉伸（断裂伸长率1500–2500％）和导电（在25°C时高达2.25 S m-1）的超分子离子凝胶与三维（3D）可打印，可修复，粘合和可回收的字符集成。超分子离子凝胶是通过简单的共溶剂法，分别使用线性两亲性聚（氨基甲酸酯-脲）（PUU）共聚物和离子液体（IL）作为弹性支架和电解质来设计的。

有趣的是，3D打印的高导电性（25°C下为2.25 S m-1）超分子离子凝胶结构显示了创纪录的高机械性能，断裂拉伸应变和应力分别为945％和1.51 MPa，并能够提升3400 ×或承受10000×的重量而不会断裂。此外，溶液流延膜和3D打印的离子凝胶膜均显示出高灵敏度和可靠性，可感应范围广泛的应变，包括各种人体动作。

结果提供了对新型多功能离子齿轮的结构，机械和功能设计的一些新见解，这些新型多功能离子齿轮具有出色的机械性能和可加工性，可将其扩展到广泛的柔性电子应用领域，包括人工智能，可穿戴/整合电子，人类/机器交互，软机器人等。相关论文以题为Highly Transparent, Stretchable, and Conductive Supramolecular Ionogels Integrated with Three-Dimensional Printable, Adhesive, Healable, and Recyclable Character发表在《ACS Appl. Mater. Interfaces》上。

【主图导读】

图1.超分子离子凝胶的制备，可加工性和透明度。

图2.超分子离子凝胶的机械和粘合性能。

图3.易于调节的离子电导率和超分子离子凝胶的出色稳定性。

图4. 60 wt％含IL的超分子离子凝胶的传感行为。

图5 60％含IL的超分子离子凝胶的3D打印，机械和感测行为。

【总结】

研究团队首次报告了高度透明，坚固且导电的超分子离子凝胶的发展，该离子凝胶与可印刷，可循环利用和溶剂辅助的粘合剂以及可修复特性相结合。溶液流延膜和3D打印的离子凝胶膜均显示出机械坚固且高度透明的特性，并且可用作敏感度高的传感器，可感测各种应变，包括各种人体运动。团队认为，设计的超分子离子分子对下一代人工智能，可穿戴/整合电子，人机交互，软机器人等非常有用，特别是对于定制的柔性电子设备。研究结果还提出了对具有卓越机械性能和可加工性的新型多功能离子电镜的结构和功能设计的一些新见解，作者相信它们将把它们扩展到广泛的实际应用中。

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