AFM: 通过分层网格和离子杂交的协作，实现了坚固而坚韧的离子凝胶

离子凝胶具有固有的柔韧性、可调导电性和多刺激响应，在柔性/可穿戴电子设备中备受关注。然而，如何设计出既有强度又有韧性的离子凝胶是一项挑战。本研究提出了一种新颖的离子凝胶设计，它模仿了树叶的分层网状结构，并与离子杂化相结合。通过原位聚合将聚丙烯酰胺（PAM）加入TEMPO氧化纤维素纳米纤维（TOCNFs）簇中，生成了一种具有微/纳米级缠结网络的水凝胶。在水凝胶中用金属卤化物离子液体（[BMIm]ZnxCly）取代水后，形成了具有超分子相互作用的离子混合网络。PAM/TOCNF聚合物网络与[BMIm]ZnxCly的结合使离子凝胶具有高强度（5.9 MPa）、韧性（22 MJ m−3）和增强的弹性模量（30 MPa），同时还具有不易燃性、耐热性和耐寒性。传感信号响应速度快（36 毫秒），即使在4000 次循环碰撞时也能稳定供电。即使在高温（200 °C）/零度以下也能输出稳定的信号。所提出的策略为柔性/可穿戴电子设备的材料设计提供了一种新方法。

图文简介

PAM/TOCNF/[BMIm]ZnxCly( PCIZ )离子凝胶基摩擦电材料制备过程示意图

离子凝胶的化学表征a )通过密度泛函理论( DFT )得到的[ Bmim ] Cl和[ Bmim ] [ ZnxCly ]的结构和静电势分布。b ) PCIZ的EDS。c ) PC，PCI，PCIZ的傅里叶变换红外光谱( FTIR )。d ) PCIZ的XPS全谱。e ) PCIZ的O 1s XPS图谱。f ) PC，PCIZ的纤维素的XRD特征峰。g ) PCIZ和PCI凝胶的热重( TG )分析。h ) PCIZ在不同温度下的电导率，在30和110 °C下分别为0.27和0.64 S m -1。

离子凝胶的机械性能

PCIZ-TENG的摩擦电特性

用于人体运动监测的传感器

论文信息

通讯作者：Xusheng Li