高韧、耐冻、愈合和热塑性淀粉/PVA有机水凝胶用于柔性电子设备

导电水凝胶在制造用于下一代可穿戴人机交互的柔性多功能电子设备方面具有广阔的应用前景。然而，机械强度差、耐低温、不可回收导致资源浪费严重阻碍了其应用。因此，淀粉生物基水凝胶引起了广泛的关注。淀粉是最常用的可生物降解的生物聚合物。然而，淀粉生物基水凝胶通常表现出低韧性、高脆性和低抗冻性能。

为了解决这些问题，科研人员将甘油和 CaCl2 同时引入淀粉/聚乙烯醇 (PVA) 水凝胶中，以改善其机械、导热和导电性能。通过 X 射线衍射、拉伸试验、差示扫描量热法和电化学阻抗谱分别揭示了甘油和 CaCl2 对结晶度、机械、导热和导电性能的影响。还评估了淀粉/PVA/甘油/CaCl2 有机水凝胶的热塑性和愈合性能。由于甘油和CaCl2的作用，淀粉与PVA的相容性得到改善，所制备的有机水凝胶表现出良好的机械柔韧性，并在室温下表现出抗冻能力和长期稳定性。此外，PVA、淀粉、甘油和水之间形成的丰富氢键赋予有机水凝胶高拉伸性（> 790%）和良好的热塑性。最后，基于淀粉/PVA/甘油/CaCl2有机水凝胶，分别组装了柔性全固态超级电容器和应变传感器，并对其性能进行了测量。超级电容器在 1 mA cm-2 下显示出 107.2 mF cm-2 的面积比电容。同时，应变传感器表现出高灵敏度（应变系数为3.422），可以直接附着在人体上以检测运动。

相关综述论文以题为Highly Tough, Freezing-Tolerant, Healable and Thermoplastic Starch/Poly(vinyl alcohol) Organohydrogels for Flexible Electronic Devices发表在《Journal of Materials Chemistry A》上。通讯作者是福州大学刘慧勇副教授/江献财副教授。

参考文献：

doi.org/10.1039/D1TA04336F