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柔性抗冻导电凝胶的构筑

Construction of Flexible Antifreeze Conductive Gel

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为解决传统水凝胶材料在低温时发生冻结,导致其部分力学功能丧失的问题,文中利用甘油体系纳米纤维素(CNC)与a-硫辛酸之间的氢键,再以FeCl3为交联剂,进一步诱导硫辛酸聚合形成凝胶网络,构筑了柔性抗冻导电凝胶CNC/a-硫辛酸凝胶.该凝胶具有优异的力学性能、导电性能及灵敏的应变传感性能.CNC/a-硫辛酸凝胶的拉伸性能和抗冻测试表明,甘油体系纳米纤维素含量为1.5 g时,凝胶的拉伸断裂应力达到16 kPa,断裂伸长率为805.5％,且在一40 ℃的低温条件下电导率仍能维持在0.029 S/m,抗冻导电性能良好.应变传感性能测试表明,凝胶具有灵敏的应变传感能力,在应变150％～200％时,凝胶的灵敏度系数(GF)值达到2.36,能够进行人体运动监测,表明CNC/a-硫辛酸凝胶可作为柔性应变传感器用于智能可穿戴设备.
In order to solve the problem that traditional hydrogel materials freeze at low temperature,which leads to the loss of mechanical functions,this study made glycerol system nanocellulose and α-lipoic acid hydrogen bond,and then used FeCl3 as crosslinking agent to further induce the polymerization of lipoic acid to form a gel network,and constructed a flexible antifreeze conductive gel(CNC/α-lipoic acid gel).The gel has excellent mechanical properties,electrical conductivity and sensitive strain sensing properties.The tensile and antifreeze results of CNC/α-alpha-sulfuric acid gel show that when the content of nanocellulose in glycerol system is 1.5 g,the tensile fracture stress of the gel reaches 16 kPa,the elongation at break is 805.5％,and the conductivity remains at 0.029 S/m at the low temperature of-40 ℃,indicating good antifreeze conductivity.The strain sensing performance shows that the gel has a sensitive strain sensing ability.When the strain is 150％～200％,the sensitivity coefficient(GF)of the gel reaches 2.36,which can be used for human movement monitoring,indicating that CNC/α-lipoic acid gel can be used as flexible strain sensor for smart wearable devices.

nanocomposite gelflexible antifreeze conductionstrain sensingnano-celluloseα lipoic acid

徐艺倩、卢麒麟

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闽江学院福建省新型功能性纺织纤维及材料重点实验室,福建福州 350108

纳米复合凝胶 柔性抗冻导电 应变传感 纳米纤维素 a-硫辛酸

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2024

10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0118

高分子材料科学与工程
中国石油化工股份有限公司科技开发部 国家自然科学基金委员会化学科学部 高分子材料工程国家重点实验室 四川大学高分子研究所

高分子材料科学与工程

CSTPCD北大核心
影响因子：0.563
ISSN：1000-7555
年,卷(期)：2024.40(6)
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