AM：面向热电与电磁干扰屏蔽的无填料聚合物水凝胶的超高电导率

Nanoyu

2022-01-22

导电水凝胶是水凝胶生物电子学的新兴领域，尤其是聚(3,4-乙二氧基噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）水凝胶，因其良好的生物相容性和稳定性而备受关注。然而，水凝胶的电导率往往低于1 S/cm，不适合数字电路或生物电子学的应用。在水凝胶中引入导电无机填料可以提高水凝胶的导电性。然而，它可能会导致依从性、生物相容性、变形性和生物降解性等方面的妥协。

基于此，西安交通大学王洪教授报道了研究了一系列通过改进的干法退火和复水法制备的离子液体（IL）掺杂的PEDOT：PSS水凝胶。

文章要点

1）所制得的IL掺杂PEDOT：PSS水凝胶的电导率高达305 S/cm，约为以往未加无机导电填料的聚合物水凝胶电导率纪录的8倍。高的电导率导致了水凝胶热电器件的面积热电输出功率的提高，以及比电磁干扰屏蔽效率的提高，这比文献中最先进的导电水凝胶高出一个数量级。

2）研究人员进行了理论计算和光谱测试，以从根本上揭示IL掺杂水凝胶的高电导率。结果表明，离子交换诱导的PEDOT链纳米相偏析是导致这些水凝胶具有较高电导率的主要原因。此外，研究人员还研究了离子交换自由能与电/机械性能的关系。

3）除了高电导率外，这些可伸缩水凝胶（应变为19%-31%）还具有快速自愈合和形状/尺寸可调的特性，这在生物电子学中的应用中至关重要。

参考文献

Jing Wang, et al, Ultra-high electrical conductivity in filler-free polymeric hydrogels toward thermoelectrics and electromagnetic interference shielding, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202109904

https://doi.org/10.1002/adma.202109904