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中国林科院林化所储富祥/王基夫 CEJ：采用纤维素共价交联策略的电子皮肤用导电压敏胶

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2024-10-18 14:47

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低共熔凝胶是开发电子皮肤的新材料，可通过压力粘附在皮肤上捕捉体温和运动信号。为提高凝胶的机械强度和韧性，以往的工作采用了双网络结构。这是一种半互穿网络，涉及刚性网络和柔性网络的构建。首先，利用凝胶剂与低共熔溶剂的多重氢键作用，通过自组装构建了刚性网络。在此基础上，通过丙烯酸酯单体的自由基聚合构建了柔性网络。为提高聚合物的内聚力，柔性网络的构建采用了小分子交联剂，如N,N-亚甲基双丙烯酰胺。然而，这会限制分子链的流动性、降低聚合物的界面粘附力，从而易导致凝胶与皮肤粘附过程中脱落。

针对以上问题，近日，中国林业科学研究院林产化学工业研究所储富祥研究员团队提出了一种纤维素共价交联策略。通过酯化反应将丙烯酸酯基团接枝到纤维素骨架上合成了纤维素大分子交联剂（MCCAC），并通过其与丙烯酸酯单体的自由基聚合制备了电子皮肤用导电压敏胶（CPSA）（图1）。所制备的CPSA具有结构可控性、可重复利用性、抗低温和抗溶剂性。最重要的是，该CPSA平衡了内聚力和界面粘附力，可紧密粘附在人体皮肤上捕捉体温和运动信号。

图1 CPSA的合成与应用

图2 MCCAC和CPSA的表征

图3 CPSA的粘附性能

图4 CPSA的多功能粘附性能

图5 CPSA的体温传感应用

图6 CPSA的拉伸传感性能

图7 CPSA的压力及拉伸传感应用

该工作以“Controllable Structure, Super Adhesion, Multifunctional, Conductive Pressure-Sensitive Adhesive for Electronic Skin: Enhancing Cohesion by Cellulose-Derived Covalent Crosslinking”为题发表在《Chemical Engineering Journal》上。

中国林业科学研究院林产化学工业研究所硕士研究生齐稷为论文的第一作者，指导老师王基夫研究员为论文的通讯作者。该工作还得到了储富祥研究员和王春鹏研究员的支持和深刻指导，及国家自然科学基金项目（32371822）的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.156561

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