近日,東南大學化學化工學院張久洋教授課題組在液態(tài)金屬凝膠研究領域取得進展,研究團隊通過利用液態(tài)金屬的流動性,對自由基的催化性,成功制備了一種液態(tài)金屬高分子凝膠功能材料,材料具有優(yōu)越的彈性性能,可作為新一代的力傳感器。
液態(tài)金屬是一類低熔點的金屬單質或者合金,能夠在室溫下形成液態(tài)共晶?紤]到液態(tài)金屬兼具流體和金屬導體的性質,液態(tài)金屬可用作功能性流動填料,以實現(xiàn)高分子功能材料的柔性和高導電性并存,使得此類材料可作為潛在的電子柔性器件。之前有論文報道通過光刻等方法預先制備微通道,之后往微通道中注入液態(tài)金屬來制得電阻和電容傳感器。然而這種方法成本很大,而且僅基于微孔道的形變,限制了材料的力學性質和電學感應能力。
科研團隊通過將液態(tài)金屬作為流動導電填料并利用其對自由基的催化功能,成功在20秒內制得液態(tài)金屬水凝膠功能材料。不同于以前的微通道(Microchannels)模式的液態(tài)金屬傳感器,因液態(tài)金屬表面氧化層和單體極性基團之間的錨定作用,實現(xiàn)了液態(tài)金屬在體系中的均勻分散,同時發(fā)現(xiàn)了液態(tài)金屬與過氧化物引發(fā)劑發(fā)生反應而顯示出的催化活性。因液態(tài)金屬的流體性質和高導電性,液態(tài)金屬賦予材料以超長的拉伸性能(斷裂伸長率=1500%),良好的力學和電學穩(wěn)定性。此外由于液態(tài)金屬在材料內部的不對稱形變,材料能夠辨別物體在其表面的運動方向,可識別個人的電子簽名和作為潛在的電子皮膚。
論文日前發(fā)表在MaterialsHorizons (IF= 13.8) 雜志上(Peng,H; Xin, Y.M., Xu, J., Liu, H.Z., Zhang, J.* Ultra-stretchable Hydrogels withReactive Liquid Metals as Asymmetric Force-sensors. Mater. Horiz. DOI:10.1039/C8MH01561A.), 論文第一作者為彭豪碩士研究生,通訊作者為張久洋教授。此項工作受到國家自然科學基金的支持(21504013,21774020).
論文鏈接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/mh/c8mh01561a#!divAbstract
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