高强度银纳米线/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备及导电性能研究

作     者：丁晶晶 剧芳 刘春华 唐龙祥 朱元元 Jing-jing Ding;Fang Ju;Chun-hua Liu;Long-xiang Tang;Yuan-yuan Zhu

作者机构：合肥工业大学化学与化工学院先进催化与反应工程安徽省重点实验室合肥230009 

出 版 物：《高分子学报》 (Acta Polymerica Sinica)

年 卷 期：2022年第53卷第8期

页      面：942-951页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(基金号21771049) 中央高校基本科研基金(基金号PA2020GDJQ0028,PA2021GDSK0063)资助项目 

主　　题：水凝胶 银硫配位 纳米复合 导电 

摘      要：近年来,导电水凝胶作为一种功能聚合物软材料在柔性电子器件领域显示出广泛的应用前景,因此发展高强度导电水凝胶的合成方法在基础和应用研究中均具有重要的价值.本文提出了一种制备高强度导电水凝胶的简便方法,利用银-硫配位作用实现一维银纳米线(AgNWs)与含硫有机聚合物的有效复合,在提高水凝胶强度的同时,赋予其高的导电性.具体制备步骤如下:首先通过1-烯丙氧基-2,3-环硫丙烷的开环聚合得到侧基带乙烯基的线性聚硫醚(P1),通过巯-烯click反应引入足够量的羧基,赋予其水溶性.修饰后的线性聚硫醚(P2)与一维AgNWs通过银-硫配位作用制备复合交联剂(AgNWs@P2).该交联剂与丙烯酰胺(Am)单体以过硫酸钾(KPS)为引发剂,在水溶液中进行自由基聚合制备银纳米线/聚丙烯酰胺复合水凝胶(AgNWs/PAm composite hydrogel, AC gel).高分辨场发射扫描电子显微镜的测试证实,AgNWs与P2在水凝胶中实现了纳米尺寸上的复合.刚性AgNWs的引入赋予水凝胶优异的力学强度,其拉伸应变和断裂强度可达到~4500%和~2.2 MPa.该水凝胶具有高导电性(σ=0.44 S/m),且在拉伸过程中,电阻变化与水凝胶的形变线性相关,具有很好的循环稳定性.该水凝胶材料表现出的稳定电阻响应能力为新一代柔性电子器件的发展提供了材料基础.