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  水凝膠的機械強度、疲勞抗性和導(dǎo)電性與自供電系統(tǒng)的耐久性和功率輸出密切相關(guān)。但目前的導(dǎo)電水凝膠由于部分性能的缺陷，無法滿足各種場景的需求。近日，青島科技大學(xué)高傳慧教授團隊提出了一種基于拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和力學(xué)訓(xùn)練的新型定向互鎖策略，通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)分子鏈取向，成功構(gòu)建出一種具有優(yōu)異機械性能的多功能導(dǎo)電水凝膠。

圖1多功能導(dǎo)電水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場景。

圖2 P_BAC_A-Zn²⁺水凝膠機械性能。

圖3機械訓(xùn)練策略下P_BAC_A-Zn²⁺水凝膠力學(xué)性能。

圖4 P_BAC_A-Zn²⁺水凝膠的自修復(fù)特性和防凍保濕特性。

圖5 P_BAC_A-Zn²⁺水凝膠的應(yīng)用場景。

  錨定在纖維素納米纖維上的聚苯胺通過在訓(xùn)練過程中構(gòu)建導(dǎo)電纖維形成獨特的導(dǎo)電通路，極大提高導(dǎo)電性能，確保自供電設(shè)備具有強大的輸出性能。

  總的來說，研究團隊通過定向互鎖策略成功制備了一種具有優(yōu)異機械強度、韌性和抗疲勞性能的導(dǎo)電水凝膠。值得強調(diào)的是，定向?qū)щ娡返臉?gòu)筑顯著增強了水凝膠的導(dǎo)電性能，從而提高了自供電器件的輸出效率。得益于多重可逆效應(yīng)，受損的水凝膠能夠?qū)崿F(xiàn)快速而高效的自我修復(fù)；同時，氟原子與水分子之間的強相互作用賦予了水凝膠優(yōu)異的抗凍特性。當(dāng)前所開發(fā)的自供電系統(tǒng)已展示出廣泛的實際應(yīng)用潛力，這為多功能水凝膠材料提供了新的應(yīng)用前景。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202409081