摘要
离子凝胶作为一种新型柔性材料，在柔性电子领域引起了广泛的关注。其具有高度的柔韧性、可塑性和吸水性。离子凝胶可以通过改变聚合物的化学组成、交联方式和离子种类等参数来调节其性质和应用。离子凝胶在生物医学、环境保护、能源储存、柔性电子等领域都有广泛应用，例如应用于药物传递、组织工程支架、污水处理和水净化、电解质膜、超级电容器、柔性传感器、可穿戴设备等。而常规的离子凝胶仍存在一些如易离子泄漏、机械强度低、回收循环效率低等问题。而基于聚离子液体的可设计性，得到功能化的聚离子液体后再合成离子凝胶可作为提升其各方面性能的一种思路。本学位论文研究内容主要包括以下几个方面: 1.全聚合物双网络动态离子凝胶的合成:常规的离子凝胶，特别是双网络离子凝胶在三维网络构筑上直接将聚合物与离子液体(ILs)复合，达到物理交联的目的。小分子的ILs能够与聚合物链上的离子基团产生静电作用是离子凝胶交联的设计思路。然而这种思路常常使得聚合物网络不可避免地存在着离子液体泄漏和较弱的力学性能等缺点，因此对于其实际应用，尤其是在特殊环境(如水下环境、高温与低温环境等)仍然存在很多不适应性。本文首次在不存在小分子IL的情况下制备了全聚合物双网络动态离子凝胶，通过功能IL单体的共聚和硫辛酸(LA)的开环聚合制备了动态双网络离子凝胶。所制备的离子凝胶具有良好的水下粘附性能，共轭基团的引入能够增强静电作用避免离子泄漏。 2.具有超强粘附性能、可拉伸性、自修复以及可回收的离子凝胶Bn-PIL-PLA:离子凝胶通过离子交联形成三维网络结构，在机械性能上表现出优异的拉伸性和抵抗疲劳性，大量的非共价相互作用作为牺牲键可以抵抗材料在拉伸过程中的裂纹扩展。同时，复合了离子液体的聚合物材料被赋予了一定的粘附性能，基于离子液体一定程度上增加材料的流动性。与大多数报道的离子凝胶不同的是，本文所设计的全聚合物双网络动态离子凝胶不包含小分子ILs,同样能在保证机械强度的同时也具有粘附性。特别的是，当加入苄基改性IL作为第三单体时，新开发的聚离子液体(PIL)离子凝胶综合了各种优异的性能，包括前所未有的粘附强度、拉伸性、自修复和染料吸附能力。利用这种新型PIL离子凝胶制备的柔性传感器可以准确地识别面部表情和身体动作。此外，该离子凝胶易于回收和再加工。因此，我们的发现为制备多功能全聚合物离子凝胶提供了一种容易获得的原型。 3.具有可调节荧光效应、导电性和抗菌性的离子凝胶Nap-PIL-PLPBTDE:柔性电子和可穿戴设备是离子凝胶电子器件的研究热门。基于离子凝胶的导电性以及应对外界刺激的响应性，离子凝胶能应用于监测生物体征、环境参数和机械形变等。高灵敏度的离子凝胶能应对微小的刺激产生强且稳定的电信号，从而保证传感器的响应速度、响应强度以及响应稳定性。本文设计了一种灵敏的、电信号稳定的可穿戴离子凝胶。另外，荧光基团的引入在赋予材料荧光效应的同时,又受到电子迁移的影响，材料的荧光具有可调节性从而能够在信息加密中拓展新的应用。此外，Nap-PIL-PLPBTDE也具有抗菌性的表现。
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