基于掩蔽策略的金属配位水凝胶的制备及其在柔性应力/应变传感领域的潜在应用

研究和发展高强高韧金属配位水凝胶(MC-HG)用于柔性电子传感已成为先进功能高分子材料领域的国际性前沿课题,具有广泛的应用意义和重要的科学价值.然而,传统浸泡法由于金属离子的渗透与结合难以调控,导致力学性能较弱.本论文提出基于乙酸钠(SA)的掩蔽策略,促使金属配合物先渗透后结合,从而得到均质的金属配位水凝胶(Fe-HG SA),其断裂强度与韧性(1.546 MPa/2.139 MJ/m^(3))远高于传统浸泡法(0.832 MPa/0.919 MJ/m^(3))以及常用的水溶液重新排列方法(1.126 MPa/1.352 MJ/m^(3)).基于优异的力学性能以及良好的导电性,Fe-HG SA可潜在应用于柔性应力/应变传感领域.

失水处理对Poly(AAc-co-AM)/Fe^3+配位水凝胶的结构及力学性能影响

制备了含有不同丙烯酸(AAc)/丙烯酰胺(AM)摩尔比的Poly(AAc-co-AM)水凝胶,将其浸泡在FeCl3溶液再经过在去离子水中的平衡溶胀后得到初始的Poly(AAc-co-AM)/Fe^3+(AY-Fe)配位水凝胶,再失水获得含水量约40%的Poly(AAc-co-AM)/Fe^3+(Ad-Fe)配位水凝胶。测定并比较了失水前后的不同配位水凝胶的力学性能,AY-Fe水凝胶的断裂应变为500%~800%,Ad-Fe水凝胶的断裂应变为550%~1700%,AY-Fe水凝胶的断裂强度为0.29~6 MPa,Ad-Fe水凝胶的断裂强度为2.59~14 MPa。用元素电子扫描电镜(SEM-EDS)面分析得到AY-Fe, Ad-1-Fe配位水凝胶中的Fe元素分布均比较均匀,失水后,Fe元素分布密度的提高有利于Fe^3+与COO^-间的配位;用红外光谱和紫外光谱揭示了配位水凝胶失水前后的键合作用变化。