摘要
高性能导电水凝胶纤维是可拉伸电子器件的理想材料。目前的导电水凝胶大多是通过模具成型，得到二维的片状或三维的块状结构，其中的高分子链往往是处于随机取向或是无序排列的状态。如果可以将导电水凝胶做成一维的纤维，使得高分子链的排列变得更为有序，那么导电水凝胶的性质（如机械性能和导电性能）将会有很大的提升，进而优于二维和三维的导电水凝胶。目前可以通过模板聚合的方法得到高分子链有序排列的固态导电微纤维，但是这种方法并不适用于大规模制备。通过纺丝的方法可以制备具有取向性排列的高分子纤维，但是很难用纺丝的方法将导电水凝胶制成长的导电水凝胶纤维。与此同时，目前的导电水凝胶在经历了较大形变后的回复过程非常缓慢，在低于零度时导电水凝胶会丧失导电性和柔性，这些弱点都与高分子链排列取向的可逆性不好有关。为了发展可拉伸的电子器件，尤其是基于纺织材料的可拉伸电子器件，设计具有有序且可逆的高分子链排列的高性能导电水凝胶纤维是非常重要和迫切需要的。 受蜘蛛丝的启发，发展了一种简单的纺丝方法:在温和的环境条件下由聚丙烯酸钠(PAAS)溶液直接制备得到高性能导电水凝胶纤维。得到的水凝胶纤维通过进一步地涂覆聚丙烯酸甲酯(PMA)疏水层，最终形成了具有核-壳结构的PMA-PAAS水凝胶纤维（MAPAH纤维）。MAPAH纤维具有多种优良的性能，如卓越的机械性能、防水性、导电性能以及抗冻性能。MAPAH纤维优异的机械性能主要体现在高拉伸强度(5.6MPa)和大拉伸率（断裂伸长率～1200％），同时在经历了较大变形后表现出的快速回复性。同时它由于具有导电性，所以可以作为高度可拉伸的导线，其中PAAS水凝胶作为导电芯(～2S m-1)，而PMA层则可作为绝缘层。纤维的高拉伸性和导电性即使在-35℃也能保持，这足以表明它优异的抗冻性能。总之，作为一种高性能和低成本的可拉伸导电水凝胶纤维，MAPAH纤维将可用于开发基于纺织材料的可拉伸电子器件。
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