绿色化工与技术团队高子健博士在抗溶胀水凝胶的制备与应用方向取得进展
导电水凝胶由于其自身的优势，如柔韧性和导电性。已广泛应用于柔性可穿戴传感器和健康监测等领域。然而，由于溶剂分子持续渗透，水凝胶在水下无法避免地会发生溶胀行为。这将破坏水凝胶的网络结构，导致水凝胶的机械性能下降。同时，导电离子在水下环境发生扩散泄漏，这会降低导电水凝胶的水下电导率。并且，水凝胶在水下的体积膨胀使电子器件功能失效。因此，迫切需要简单有效的策略来制备抗溶胀水凝胶。
近日，石油化工学院绿色化工与技术团队高子健博士报道了一种壳聚糖基离子液体交联抗溶胀双网络水凝胶，相关工作以“An anti-swelling chitosan-based hydrogel driven by balance of hydrophilic segment and hydrophobic segment strategy for underwater detection of human motion”发表在《European Polymer Journal》。
在链缠结、疏水相互作用、氢键和静电相互作用的协同作用下，P（HEMA-BA-AA）/ILs/CS水凝胶展现出优异的抗溶胀性能和耐溶剂性。氢键和静电相互作用与链缠结协同作用，赋予水凝胶优异的机械性能，P（HEMA-BA-AA）/ILs/CS水凝胶的拉伸强度为0.321 MPa，断裂伸长率为1164%，杨氏模量为79 kPa，韧性为1765 kJ/m3。DMAEMA-MA引入P（HEMA-BA-AA）/ILs/CS水凝胶体系中，作为交联剂和导电物质，赋予水凝胶优异的韧性和高离子导电性（0.151 S/m）。同时，有效地防止了水凝胶在水中长时间浸泡后电导率的下降。基于P（HEMA-BA-AA）/ILs/CS水凝胶应用为柔性应变传感器，能够监测人体肢体运动。另外，基于P（HEMA-BA-AA）/ILs/CS 水凝胶的无线传感器实现了在水下实时监测人体肢体运动。
P（HEMA-BA-AA）/ILs/CS水凝胶的制备工艺、形成机理及网络结构示意图
该工作得到吉林省科技厅项目（YDZJ202201ZYTS386）、吉林化工学院科学技术研究项目（2021017）的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2023.112715
