近日，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究所（KIST）的Seoung-Ki Lee、Chiyoung Park和水原大學(xué)的Seunghyun Lee等研究者受冶金行業(yè)低溫共晶焊接技術(shù)的啟發(fā)，找到了一種更簡(jiǎn)單更環(huán)保成本更低的方法制備粘彈性聚合物-碳復(fù)合材料。他們發(fā)現(xiàn)基于二苯胺（DP）和二苯甲酮（BP）之間的電荷轉(zhuǎn)移相互作用可制備非揮發(fā)性的超分子共晶液（eutectic liquid，EL），這種共晶液不僅可以溶解一些聚合物，還能夠與單壁碳納米管（SWCNT）通過(guò)研磨形成塊體凝膠。所制備的復(fù)合材料具有很好的電力學(xué)傳感性能，性質(zhì)完全可調(diào)。相關(guān)工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。
基于EL、CNT和聚合物的凝膠體系的構(gòu)筑及應(yīng)用示意圖
DP和BP分子存在相反的靜電勢(shì)，當(dāng)將BP和DP固體混合在一起時(shí)，基于分子間的電荷轉(zhuǎn)移作用，能夠形成穩(wěn)定的淡黃色液體（EL）。進(jìn)一步在該體系中加入純化后的SWCNT能夠形成可注射擠出的粘彈性凝膠。研究團(tuán)隊(duì)基于拉曼光譜測(cè)試表明EL體系與SWCNT之間未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)DSC和TGA測(cè)試表明EL體系分子與CNTs表面存在明顯的作用。
基于DP-BP構(gòu)筑SWCNT凝膠體系及表征
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)DP-BP的EL體系中不同聚合物的溶解性進(jìn)行了測(cè)試，EL基于分子間范德華力和分芳環(huán)π-π作用能夠溶解PS、SBS等聚合物體系，基于分子間范德華力和氫鍵作用對(duì)EVA、PMMA等聚合物體系具有良好的溶解性。與傳統(tǒng)的離子液體1-丁基-3-甲基咪唑-雙三氟甲基磺酰亞胺（BMITFSI）相比，這種EL的溶解性具有明顯的優(yōu)越性，且成本更為低廉。上述形成的聚合物溶液體系再引入SWCNT就能夠制得具有優(yōu)異粘彈性的導(dǎo)電凝膠體系（EL-SBS-CNT），可簡(jiǎn)單成型，甚至可以打印。同時(shí)，體系的電導(dǎo)率和模量能夠通過(guò)調(diào)節(jié)加入的SWCNT量進(jìn)行調(diào)整。
EL體系聚合物溶解性能測(cè)試和EL-SBS-CNT凝膠體系的構(gòu)筑及性能調(diào)控
該導(dǎo)電凝膠體系具有高度的應(yīng)力敏感性，作為壓力傳感器在脈搏檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)優(yōu)異的靈敏度和性能穩(wěn)定性（下圖a-c）。此外，基于凝膠體系的粘彈性特征，該導(dǎo)電凝膠體系具備突出的自修復(fù)性能，切斷之后經(jīng)過(guò)輕壓就可恢復(fù)導(dǎo)電（下圖d-f）。同時(shí)，EL-SBS-CNT導(dǎo)電凝膠能夠通過(guò)壓印構(gòu)筑在不同的塑料基底上，這使得其在柔性可穿戴電子器件領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
EL-SBS-CNT凝膠用作壓力傳感器及其自修復(fù)性能展示
韓國(guó)科學(xué)家基于多組分材料間的超分子作用，采用超分子共晶液和簡(jiǎn)便的一鍋法構(gòu)筑了具有粘彈性且性能可調(diào)的聚合物-碳復(fù)合材料凝膠體系。該導(dǎo)電凝膠體系展現(xiàn)出優(yōu)異應(yīng)力感應(yīng)性和自修復(fù)性能，在諸多柔性電子學(xué)領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景。
論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201708111/abstract
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