近日，韓國科學技術研究所（KIST）的Seoung-Ki Lee、Chiyoung Park和水原大學的Seunghyun Lee等研究者受冶金行業低溫共晶焊接技術的啟發，找到了一種更簡單更環保成本更低的方法制備粘彈性聚合物-碳復合材料。他們發現基于二苯胺（DP）和二苯甲酮（BP）之間的電荷轉移相互作用可制備非揮發性的超分子共晶液（eutectic liquid，EL），這種共晶液不僅可以溶解一些聚合物，還能夠與單壁碳納米管（SWCNT）通過研磨形成塊體凝膠。所制備的復合材料具有很好的電力學傳感性能，性質完全可調。相關工作發表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。
基于EL、CNT和聚合物的凝膠體系的構筑及應用示意圖
DP和BP分子存在相反的靜電勢，當將BP和DP固體混合在一起時，基于分子間的電荷轉移作用，能夠形成穩定的淡黃色液體（EL）。進一步在該體系中加入純化后的SWCNT能夠形成可注射擠出的粘彈性凝膠。研究團隊基于拉曼光譜測試表明EL體系與SWCNT之間未發生化學反應，同時DSC和TGA測試表明EL體系分子與CNTs表面存在明顯的作用。
基于DP-BP構筑SWCNT凝膠體系及表征
研究團隊進一步對DP-BP的EL體系中不同聚合物的溶解性進行了測試，EL基于分子間范德華力和分芳環π-π作用能夠溶解PS、SBS等聚合物體系，基于分子間范德華力和氫鍵作用對EVA、PMMA等聚合物體系具有良好的溶解性。與傳統的離子液體1-丁基-3-甲基咪唑-雙三氟甲基磺酰亞胺（BMITFSI）相比，這種EL的溶解性具有明顯的優越性，且成本更為低廉。上述形成的聚合物溶液體系再引入SWCNT就能夠制得具有優異粘彈性的導電凝膠體系（EL-SBS-CNT），可簡單成型，甚至可以打印。同時，體系的電導率和模量能夠通過調節加入的SWCNT量進行調整。
EL體系聚合物溶解性能測試和EL-SBS-CNT凝膠體系的構筑及性能調控
該導電凝膠體系具有高度的應力敏感性，作為壓力傳感器在脈搏檢測的實際應用中展現優異的靈敏度和性能穩定性（下圖a-c）。此外，基于凝膠體系的粘彈性特征，該導電凝膠體系具備突出的自修復性能，切斷之后經過輕壓就可恢復導電（下圖d-f）。同時，EL-SBS-CNT導電凝膠能夠通過壓印構筑在不同的塑料基底上，這使得其在柔性可穿戴電子器件領域具有重要的應用價值。
EL-SBS-CNT凝膠用作壓力傳感器及其自修復性能展示
韓國科學家基于多組分材料間的超分子作用，采用超分子共晶液和簡便的一鍋法構筑了具有粘彈性且性能可調的聚合物-碳復合材料凝膠體系。該導電凝膠體系展現出優異應力感應性和自修復性能，在諸多柔性電子學領域具有極大的應用前景。
論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201708111/abstract
- 暫無相關新聞
