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四川大學金勇教授課題組 CEJ:原位相分離構筑堅韌的多功能疏水離子凝膠
2023-11-04  來源:高分子科技

  離子凝膠是一種由聚合物網絡溶脹在離子液體中所形成的凝膠。由于其具有獨特的不揮發性、高熱穩定性以及良好的離子導電性等特點而受到人們的廣泛關注,并在人機交互、軟體機器人、能源收集等領域展現出了廣闊的應用前景。然而,大多數離子凝膠的力學性能較弱,強度、模量和韌性較低,并且不具有防水性,這嚴重地限制了它們在復雜條件下的實際應用。


  人體皮膚是由硬的膠原纖維支架嵌入柔軟的彈性蛋白基質中交織而成。當人體皮膚遭受外力沖擊時,軟彈性蛋白基質適度變形和硬膠原纖維承受應力集中,從而賦予人體皮膚完美的機械韌性。受此啟發四川大學金勇教授課題組提出了一種一鍋原位相分離策略用于構筑堅韌的疏水離子凝膠。具體而言,就是將在疏水離子液體中有溶解度差異的不同疏水單體進行無規共聚來制得疏水離子凝膠。所獲離子凝膠內形成含有富溶劑軟域和貧溶劑硬域的雙相結構,從而協同增強其力學性能。同時,得益于這種特殊的相分離結構,離子凝膠也表現出了溫度依賴的透明度和高阻尼特性,使得其在動態圖案加密和沖擊衰減等領域展現出了應用潛力。 


1離子凝膠的制備及相分離示意圖。


 圖2. 離子凝膠的透明度、微觀形貌和熱分析表征。


 圖3. 離子凝膠內相互作用和其流變行為表征。


 圖4. 離子凝膠的力學性能表征。


 圖5. 離子凝膠在應變傳感、動態圖案加密和沖擊衰減中的應用展示。


  該研究成果以題為“In-situ phase separation constructing robust hydrophobic ionogels with multifunction”在《Chemical Engineering Journal》上發表,第一作者為四川大學輕工科學與工程學院博士生周榮金勇教授為本論文的通訊作者。該項研究也得到了國家自然科學基金及四川省科技支撐計劃等項目的資助


  原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146840

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