前沿 | 从糯米启发的粘性有机水凝胶到柔性电子设备到可穿戴传感、电源和能量存储
基于水凝胶的柔性电子器件 (FED) 越来越引起人们的兴趣,但制造用于 FED 的水凝胶在恶劣的温度条件下和长期使用中具有粘附性和高稳健性仍然是一个挑战。最近, 基于糯米的粘性有机水凝胶是通过在含有氯化钾作为导电成分的甘油-水混合溶剂中通过“一锅”交联程序将支链淀粉引入共聚物网络中而开发的。有机水凝胶表现出优异的透明度(>90%)、导电性、拉伸性、拉伸强度、粘附性、抗冻性和保湿能力。
图1 仿糯米有机水凝胶的制备与性能 。
由有机水凝胶组装而成的可穿戴应变传感器工作范围广、灵敏度高(应变系数:8.82)、响应时间短、可逆性好,在恶劣的温度条件和长时间 储存 ( 90天)下也能正确响应。应变传感器进一步与蓝牙发射器和接收器集成,用于制造无线可穿戴传感器。值得注意的是,夹心结构的电容式压力传感器采用含有浮雕的有机水凝胶作为电极,记录了 9.43 kPa -1 的新应变系数,并实现了宽响应范围、低检测限和出色的可逆性。此外,还利用有机水凝胶作为电解质制造了可拆卸且耐用的电池和一体式超级电容器。总体而言,这项工作提供了一种策略来制造用于可穿戴传感、电源和能量存储的坚固 FED 的粘性有机水凝胶。
图2 受糯米启发的有机水凝胶的粘合特性。
图6 基于聚 (AA 1 -co-AM 1 )/AP1.87 有机水凝胶的可拆卸电池和一体式超级电容器,甘油含量为 28 wt%。
相关论文以题为 From Glutinous-Rice-Inspired Adhesive Organohydrogels to Flexible Electronic Devices Toward Wearable Sensing, Power Supply, and Energy Storage 发表在 《A dvanced Functional Materials 》 上。 通讯作者是西南石油大学 武元鹏教授 , 和西安工业大学 周宏伟教授 / 陈卫星教授 。