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四川大學(xué)金勇教授課題組 CEJ：原位相分離構(gòu)筑堅(jiān)韌的多功能疏水離子凝膠
2023-11-04  來(lái)源：高分子科技

  離子凝膠是一種由聚合物網(wǎng)絡(luò)溶脹在離子液體中所形成的凝膠。由于其具有獨(dú)特的不揮發(fā)性、高熱穩(wěn)定性以及良好的離子導(dǎo)電性等特點(diǎn)而受到人們的廣泛關(guān)注，并在人機(jī)交互、軟體機(jī)器人、能源收集等領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。然而，大多數(shù)離子凝膠的力學(xué)性能較弱，強(qiáng)度、模量和韌性較低，并且不具有防水性，這嚴(yán)重地限制了它們?cè)趶?fù)雜條件下的實(shí)際應(yīng)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(zhì)中交織而成。當(dāng)人體皮膚遭受外力沖擊時(shí)，軟彈性蛋白基質(zhì)適度變形和硬膠原纖維承受應(yīng)力集中，從而賦予人體皮膚完美的機(jī)械韌性。受此啟發(fā)，四川大學(xué)金勇教授課題組提出了一種一鍋原位相分離策略用于構(gòu)筑堅(jiān)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(jìn)行無(wú)規(guī)共聚來(lái)制得疏水離子凝膠。所獲離子凝膠內(nèi)形成含有富溶劑軟域和貧溶劑硬域的雙相結(jié)構(gòu)，從而協(xié)同增強(qiáng)其力學(xué)性能。同時(shí)，得益于這種特殊的相分離結(jié)構(gòu)，離子凝膠也表現(xiàn)出了溫度依賴的透明度和高阻尼特性，使得其在動(dòng)態(tài)圖案加密和沖擊衰減等領(lǐng)域展現(xiàn)出了應(yīng)用潛力。 


圖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(nèi)相互作用和其流變行為表征。


 圖4. 離子凝膠的力學(xué)性能表征。


 圖5. 離子凝膠在應(yīng)變傳感、動(dòng)態(tài)圖案加密和沖擊衰減中的應(yīng)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(fā)表，第一作者為四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院博士生周榮，金勇教授為本論文的通訊作者。該項(xiàng)研究也得到了國(guó)家自然科學(xué)基金及四川省科技支撐計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。


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

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