目前,基于受阻脲(Hindered Urea Bond)動態(tài)鍵具有反應(yīng)迅速,鍵能可調(diào)等優(yōu)點,含有HUB的聚合物常被應(yīng)用于形狀記憶、再加工和自修復(fù)等領(lǐng)域,在電子器件方面的應(yīng)用少有報道。除此以外,如何使用最簡單的工藝將聚合物基材與剛性的導(dǎo)電材料牢固結(jié)合來構(gòu)筑多功能器件也具有很高的實用價值。
近日,四川大學(xué)高分子國家重點實驗室的張愛民教授團隊通過向交聯(lián)聚脲彈性體體系中引入受阻脲動態(tài)鍵制備了一種可再加工可粘結(jié)的新型彈性體,通過與銀納米線(AgNWs)的結(jié)合進(jìn)一步制備了具有電加熱和應(yīng)變傳感的雙功能可穿戴設(shè)備(圖1)。在基材方面,團隊使用了聚醚胺D-2000作為軟段,交聯(lián)劑T-403、二異氰酸酯HDI以及受阻胺2-甲基哌嗪構(gòu)成了彈性體的硬段,一鍋法合成了具有優(yōu)異力學(xué)性能和再加工以及粘接性能的動態(tài)聚脲彈性體(圖2)。合成的彈性體與銀納米線展現(xiàn)出了優(yōu)良的界面結(jié)合力,通過噴涂制備的柔性電極具有優(yōu)良的穩(wěn)定性,在水下超聲30分鐘后電阻僅增大一倍(圖3)。通過對柔性電極斷面結(jié)構(gòu)的研究,發(fā)現(xiàn)在噴涂過程中自然形成了半包埋結(jié)構(gòu),進(jìn)一步解釋了柔性電極的穩(wěn)定性。制備簡單而穩(wěn)定的柔性電極接下來被應(yīng)用于電加熱(圖4)和應(yīng)變傳感(圖5)?勺约訜岬姆椨兄诖┐髡咴诘蜏丨h(huán)境下保持體溫,文中展示的雙功能可穿戴器件可以在2.5V的低電壓下升溫到110℃左右,可以有效提高向外界輸出熱量。應(yīng)變傳感則使得動態(tài)檢測人體的運動狀態(tài)成為了可能。
該工作以“Facile Preparation of Dual Functional Wearable Devices Based on Hindered Urea Bonds Integrated Reprocessable Polyurea and AgNWs”為題發(fā)表在《ACS AMI》上(DOI: 10.1021/acsami.2c11875)。文章通訊作者為張愛民教授,研究生陸星遠(yuǎn)為第一作者。
原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acsami.2c11875
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