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近日， 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院(HFIPS)的研究人員在鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的田興友教授和張先教授的帶領(lǐng)下，以及楊延宇副教授的帶領(lǐng)下, 使用鎵銦合金 (EGaIn) 引發(fā)聚合并作為柔性填料構(gòu)建液態(tài)金屬/聚乙烯醇 (PVA)/P(AAm-co-SMA) 雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。

“由此產(chǎn)生的材料具有超強(qiáng)伸縮性和自愈性，”該論文的第一作者李曉飛說，“這將促進(jìn)水凝膠和液態(tài)金屬在智能設(shè)備和軍事領(lǐng)域的研究和實(shí)際應(yīng)用。”

該研究發(fā)表在 Materials Horizo??ns上。

大多數(shù)導(dǎo)電水凝膠的機(jī)械性能不佳，缺乏理想的自我恢復(fù)和自我修復(fù)能力，嚴(yán)重限制了水凝膠的潛在用途。像鎵銦合金 (EGaIn) 這樣的液態(tài)金屬可以通過適應(yīng)不斷變化的形狀來增強(qiáng)聚合物。此外，EGaIn 中的鎵 (Ga) 可以引發(fā)乙烯基單體的自由基聚合。

在這項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了液態(tài)金屬/PVA/P(AAm-co-SMA) 雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠(LM 水凝膠)，其中 EGaIn 作為聚合引發(fā)劑和柔性填料。

PVA網(wǎng)絡(luò)使用PVA微晶和Ga 3+ 與PVA的配位相互作用作為交聯(lián)，而P(AAm-co-SMA)網(wǎng)絡(luò)使用疏水締合和EGaIn微球。由于多重物理交叉，LM 水凝膠具有優(yōu)異的超拉伸性 (2000%)、韌性 (3.00 MJ/m 3 )、抗缺口性和自愈性 (> 99% at 25 °C after 24 h) -鏈接和剛性 PVA 微晶網(wǎng)絡(luò)和延展性 P(AAm-co-SMA) 疏水網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同作用。

“為它開發(fā)的傳感器可以通過人機(jī)交互用于健康監(jiān)測(cè)和運(yùn)動(dòng)識(shí)別，”李曉飛說，“這要?dú)w功于LM水凝膠的敏感應(yīng)變傳感能力。”

由于 EGaIn 的低紅外發(fā)射率和出色的光熱性，LM 水凝膠在紅外偽裝方面顯示出相當(dāng)大的前景。

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