为了开发高强度、抗溶胀、可持续的水凝胶，西南石油大学基于热塑性弹性体的微相分离和物理交联的结构特性，制备了丙烯腈共聚物水凝胶。水凝胶可回收再加工成任何所需形状，可承受最大拉应力约23 MPa，最大断裂能高达7592 J/m2。水凝胶在低应变下表现出应变硬化行为。此外，该水凝胶在水性环境中可稳定保持60天以上的高强度，并且具有pH诱导的形状记忆特性。通过引入锌离子可以进一步强化水凝胶，其韧性和断裂伸长率得到很大提高，这主要是基于凝胶中游离锌离子和结合锌离子之间的动态平衡。此外，锌离子的引入也大大提高了凝胶的导电性。该凝胶制备的应变传感器灵敏度高、线性响应好、稳定性好，有望成为柔性电子产品和应变传感器的候选材料。
图1 (a) P(AN/AA)共聚物和(b)P(AN/AANa)共聚物的制备示意图。(c)通过浇铸法制备水凝胶及其网络结构的示意图。(d)PAN和P(AN/AA)-15共聚物的FTIR光谱；(e) P(AN/AA)-15共聚物的NMR 谱。
图 6 (a) P(AN/AANa)-15水凝胶的形状记忆。(b)pH诱导的分子间氢键交联示意图。(c)P(AN/AANa)-15水凝胶的形状记忆循环测试。(d)P(AN/AANa)-15水凝胶在每次形状记忆循环测试后的EWC。(e) 不同时间角度的变化。
图 9 P(AN/AANa)-15水凝胶在监测人体运动中的应用 (a) 手指弯曲。(b) 手腕弯曲。(c) 快速和缓慢的手腕弯曲。(d) 膝盖弯曲。(e) 点头。(f) 说话。
相关论文以题为High strength, recyclable, anti-swelling and shape-memory hydrogels based on crystal microphase crosslinking and their application as flexible sensor发表在《Chemical Engineering Journal》上。通讯作者是西南石油大学何显儒教授。
参考文献：
doi.org/10.1016/j.cej.2021.132957