山大郑利强《Soft Matter》：双交联单网络柔性离子凝胶传感器
凝胶电解质因其高离子电导率和可拉伸性而受到广泛关注。然而，其机械性能不足、抗疲劳性差及环境适应性差限制了凝胶基电子产品的实际应用。近日，山东大学科研人员通过将两性离子磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯与丙烯酸混合，合成了一种新型可聚合离子液体 [SBMA][AA]。然后通过 [SBMA][AA] 在另一种 IL 1-乙基-3-甲基咪唑鎓中的简单一步光聚合制备双交联单网络聚（离子液体）/离子液体（DCSN PIL/IL）离子凝胶双氰胺 ([EmIm][DCA])。共价交联和动态物理交联点之间的协同作用使离子凝胶具有良好的机械性能和出色的抗疲劳性。令人欣慰的是，[EmIm][DCA] 在离子凝胶基质中的截留产生了优异的环境适应性和高离子电导率。同时，由于丰富的羧基和磺酸基团，DCSN PIL/IL 离子凝胶也表现出很强的粘附能力。有趣的是，DCSN PIL/IL 离子凝胶还显示出对湿度的高响应性。因此，相信这种 DCSN PIL/IL 离子凝胶在柔性应变-湿度双峰传感器中提供了广阔的前景。相关研究以“Dually cross-linked single network poly(ionic liquid)/ionic liquid ionogels for a flexible strain-humidity bimodal sensor”为题发表在《Soft Matter》上。
图 1. DCSN PIL/IL 离子凝胶制备示意图。
图2.（a）不同PIL含量的DCSN PIL/IL离子凝胶的压缩应变-应力测试；(b) DCSN PIL/IL 离子凝胶的拉伸应变-应力测试；(c) IG30 在 150% 恒定应变下的循环拉伸应力-应变测试；(d) 循环拉伸应力-应变测试的计算能量耗散。
图3.（a）不同PIL含量的DCSN PIL/IL离子凝胶在不同基材上的搭接剪切强度测试结果；(b) DCSN PIL/IL 离子凝胶在不同温度下的电导率；(c) DCSN PIL/IL 离子凝胶在室温下的透射率。
图4. (a) IG35在不同温度下的透过率；(b) HG35 在不同温度下的透射率；(c) IG35 和 HG35 在 550 nm 处不同温度下的透射率；(d) IG35和HG35的抗干燥；(e) IG35 和 HG35 在极端温度下随时间变化的剩余电导率变化 (σ/σ0.5)；(f) IG35 在二十个冷热循环期间的电导率。
图 5. (a) IG35 的电阻变化 (ΔR/R0) 作为拉伸应变和线性拟合曲线的函数；(b) 英文字母的手写识别：“S”、“D”和“U”；(c) 拇指关节周期性弯曲/伸直运动时应变传感器的电阻变化；(d) 作为相对湿度函数的 IG35 阻抗变化和线性拟合在半对数坐标中固化。
论文链接：
doi.org/10.1039/D1SM01453F