褶皱结构的壳聚糖-铁离子-聚丙烯酸导电水凝胶及其传感性能

作     者：邓夏玲 韩威 李泽宇 蔡少君 彭湘红 

作者机构：江汉大学光电材料与技术学院 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52103213) 江汉大学项目(2021yb009) 

主　　题：壳聚糖 铁离子 导电水凝胶 褶皱结构 传感性能 

摘      要：壳聚糖基导电水凝胶兼具抗菌和导电等多功能，在电子皮肤、生物电子器件等领域具有广阔的应用前景。在实际应用中，要求导电水凝胶具有优异的力学性能和传感灵敏度。本工作将三氯化铁水溶液滴加到壳聚糖丙烯酸水溶液中，接着将丙烯酸原位聚合成聚丙烯酸，利用壳聚糖铁离子微凝胶和聚丙烯酸的溶胀行为的差异性，构建了褶皱结构的壳聚糖-铁离子-聚丙烯酸导电水凝胶(CS-Fe3+-PAA)。得益于壳聚糖铁离子微凝胶的能量耗散作用及其带来的褶皱结构，CS-Fe3+-PAA具有优异的力学性能和高灵敏度。在800%～1000%的大应变范围内，CS-Fe3+-PAA的灵敏因子（GF）值高达25.32，其韧性为2.54 MJ·m-3，断裂应变为1100%，断裂应力为0.6 MPa。CS-Fe3+-PAA应变传感器被成功用于检测人体多种活动，如手指、手肘和膝盖等关节弯曲活动，以及说话和吞咽等细微活动。独特的褶皱结构为高韧性和高灵敏度的壳聚糖基导电水凝胶提供设计思路和方法。