金属盐离子对纤维素离子凝胶性能的影响研究

本研究利用竹纤维素构建导电凝胶的网络骨架,通过添加离子液体形成复合竹纤维素离子凝胶(CCIGel),并引入金属盐离子强化纤维素离子凝胶的性能。结果表明,ZnCl_(2)、CaCl_(2)和FeCl_(3)可激发纤维素-离子液体凝胶的成形,且CCIGel-Zn和CCIGel-Ca的机械性能均优于CCIGel-None;添加AlCl3的体系无法形成凝胶。其中质量分数15%的ZnCl_(2)制备的CCIGel-Zn性能最为优异,其拉伸强度、韧性和离子电导率分别高达1.344 MPa、29.85 MJ/m^(3)和47.1 mS/cm,透光率为86.9%。

纤维素离子凝胶的制备及性能

开发高性能的导电凝胶已经成为推动柔性电子设备进一步发展的基石。以天然纤维素为凝胶骨架,以离子液体为导电介质,通过加热溶解-冷却凝胶化过程可以制备高性能的绿色离子液体-纤维素复合凝胶(CGel)。复合凝胶中的纤维素基体呈现三维网络结构,并包含大量的孔洞,可以有效吸附和储存离子液体,实现离子液体在纤维素基体中的均匀分布。纤维素离子复合凝胶具有较高的模量(G′>G″)、优异的透明度(88%)、良好的电学性能(2.2 mS/cm)及柔韧性。进一步通过高温加热-冷却凝胶化过程能够实现纤维素离子凝胶体系的再循环生产过程。纤维素离子凝胶展现了对水分子的高度敏感性,其电导率正比于工作湿度,有望应用于环境湿度及人体皮肤状况的高效监督检测。

纤维素导电基底及其柔性电子器件的研究进展

纤维素是自然界中含量丰富且可再生、可降解的天然材料。本文综述了物理、化学、生物或相结合的技术对纤维素的影响作用及可制备的纤维素基元材料,例如纤维素纤维、纳米纤维素和纤维素分子。基于纤维素纤维,利用湿法造纸技术可以生产具有高孔隙率的纤维素纸张基底;基于纳米纤维素,利用真空抽滤或涂布等方式可制备具有低表面粗糙度及高透明度的纳米纤维素膜基底;基于纤维素分子,利用涂布或铸涂等方式可生产具有均一的表面形态及高透明度的再生纤维素膜基底。本文进一步分析了常用的导电材料(金属导电材料、聚合物导电材料及碳基导电材料等)及其与纤维素基底结合的方法(涂布、沉积、原位聚合、自组装等),进而可以制备柔韧轻质的纤维素导电基底。基于高性能的纤维素导电基底可以组装柔性电子器件,在光电转化、能量储存及电磁屏蔽等领域展现了广阔的应用前景。总之,利用天然纤维素制备柔性电子器件对于扩大纤维素的应用范围、提升纤维素的利用价值及推动柔性电子器件的进一步发展具有重要意义。