曲阜师大陈威/李楠、齐鲁工大吉兴香 ACS APM：基于单宁酸和可聚合咪唑型低共熔溶剂的多功能导电弹性体

2023-12-18 来源：高分子科技

近年来，导电弹性体在传感器、下一代可拉伸触摸屏、电子显示器等方面受到广泛关注。在弹性体领域，水凝胶类导电弹性体在柔性电子器件中越来越受到重视，然而水凝胶类导电弹性体存在失水变形等问题。基于离子液体的导电弹性体能够有效解决水凝胶的失水问题。但是由于离子凝胶类导电弹性体具有高粘度、高熔点的缺点，大多数离子液体在制备离子凝胶类导电弹性体方面存在局限性。因此，有必要研发新型的导电弹性体来克服上述缺点。

针对上述问题，曲阜师范大学陈威副教授、李楠副教授和研究生孙雯卿联合齐鲁工业大学（山东省科学院）生物基材料与绿色造纸国家重点实验室吉兴香教授设计了BminCl/AA可聚合低共熔溶剂，并将单宁酸引入可聚合低共熔溶剂体系中，构建了多功能的导电弹性体——poly(BminCl/AA)-TA导电弹性体。通过BminCl与AA的结合，降低了BminCl的熔点，提高了离子凝胶的抗冻性，进而丰富了离子凝胶在极端环境中的应用。此外AA的引入降低了BminCl的粘度，促进了离子的解离，从而提高了离子电导率。将单宁酸引入BminCl/AA DES体系中，再经过光化学诱导自由基聚合得到了多功能的poly(BminCl/AA)-TA导电弹性体。

该方法通过在BminCl/AA低共熔溶剂中加入不同量的单宁酸，制备了一系列多功能导电弹性体。poly(BminCl/AA)-TA导电弹性体具有多种理想的性能，包括高透明度（平均透过率为94.3%）、超高拉伸性（1250%）、优异的自修复能力（24h自修复效率为87.5%）、良好的导电性（1.3×10^?2mS·cm^?1）和宽温度耐受范围（?20至120°C）。同时，导电弹性体对各种基材表现出良好的黏附性。基于此类导电弹性体的传感器能够在?20 ~ 120°C范围内灵敏地检测和区分各种运动，具有良好的稳定性和重复性。

图1 poly(BminCl/AA)-TA导电弹性体的合成、表征及光学性能

图2 poly(BminCl/AA)-TA导电弹性体的机械性能

图3 poly(BminCl/AA)-TA导电弹性体的自修复性能

图4 poly(BminCl/AA)-TA导电弹性体的抗冻性能

图5 poly(BminCl/AA)-TA导电弹性体的黏附性能

图6 poly(BminCl/AA)-TA导电弹性体的导电性能

本研究以“Multifunctional Conductive Elastomers Based on Tannic Acid and Polymerizable 1-Butyl-3-Methylimidazolium Chloride/Acrylic Acid Deep Eutectic Solvent”为题发表在ACS Applied Polymer Materials上。该工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、齐鲁工业大学（山东省科学院）生物基材料与绿色造纸国家重点实验室开放基金的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsapm.3c01804

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（责任编辑：xu）

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