基于AlCl3/ZnCl2水体系高效构建纤维素/聚丙烯酰胺双网络水凝胶及其性能研究

近年来,具有优异机械性能、抗冻性能的离子导电水凝胶在人工智能、生物医药、柔性传感等领域受到了极大关注.本课题选取AlCl3/ZnCl2水体系作为纤维素原料的温和溶剂溶解纤维素,利用溶剂体系固有的金属离子引发丙烯酰胺单体的聚合反应,使聚丙烯酰胺网络与纤维素网络紧密搭接,制备得到纤维素基聚丙烯酰胺双网络水凝胶.通过控制丙烯酰胺与纤维素的交联比例实现对水凝胶机械性能和电化学性能等调控.研究结果表明,AlCl3/ZnCl2水体系中的金属离子赋予了水凝胶良好的抗冻性能(可在-45℃环境下正常工作)和导电性能(电导率可达2.04 S/m),聚丙烯酰胺第二层聚合网络的巧妙搭建有效提高了水凝胶的机械属性,在60%的应变条件下,10次压缩循环测试中表现出良好的弹性性能.此外,制备的水凝胶与不同介质界面均存在较强的黏附作用.