【引言】

导电水凝胶由于其柔韧性，可用于人体的相关生物电子设备，如可穿戴式电子设备、人工智能触觉传感器、健康监测电和心脏补丁。然而，由于水凝胶的高含水量(80%)特性，使其对环境敏感，水分子无法被稳定地固定在聚合物网络中。高温会使水凝胶干燥，而低温时水凝胶会被冻住。即使在正常温度下，水分子也会从水凝胶中挥发出来，影响水凝胶的长期使用。因此，水凝胶的稳定差是制约其应用的重要问题。设计具有长期稳定性、抗冻性和耐 热性的水凝胶，使其在不同温度下维持良好的性能是一个挑战。


【成果简介】

针对现有的水凝胶对环境敏感，不能在低温、高温条件下正常工作的问题，西南交通大学鲁雄教授（通讯作者）课题组，采用甘油-水为二元溶剂制备了醇/水混合凝胶，并在其中复合经过仿贻贝聚多巴胺修饰的碳纳米管，形成仿贻贝的导电抗冻、耐热水凝胶。虽然甘油-水是常见的抗冻体系，但是甘油加入会阻碍高分子单体聚合。因此，迄今未见有甘油基抗冻水凝胶的报道。西南交通大学鲁雄课题组，基于量子力学计算指导，通过精心设计反应体系，克服了醇/水溶液中凝胶困难，形成多功能水凝胶。相对于传统的水凝胶，本研究制备的醇/水混合凝胶中，丙三醇与水能够形成更强的氢键作用，防止水凝胶网络中的水分子在低温时结冰、高温时挥发。相关成果以“Mussel-inspired adhesive and conductive hydrogel with long-lasting moisture and extreme temperature tolerance”为题发表在2017年11月28日出版的材料领域期刊Advanced Functional Materials上。该研究得到了重点研发计划、863、自然科学基金等项目支持。