聚苯胺和聚氨酯增强深共晶凝胶的制备及其应变传感性能
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四川大学 轻工科学与工程学院,四川 成都 610040

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Synthesis of Polyaniline- and Polyurethane-Reinforced Deep Eutectic Gels and Their Strain-Sensing Performance
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    摘要:

    低共熔溶剂(DES)作为离子液体(ILs)的绿色替代品,可用于制备共晶凝胶(Dgel)。该共晶凝胶在柔性传感材料领域的应用引起了人们的广泛关注。然而,如何让DGel在具有高力学强度的同时保持高灵敏度仍然是一个巨大的挑战。本文基于聚苯胺(PANI)纳米棒力学和电学增强,以及聚氨酯(PU)共价力学增强策略,制备了具有互穿网络结构的聚丙烯酸(PAA)DGel。该Dgel具有可调的1.07~7.44 MPa拉伸断裂强度和263%~3143%的断裂伸长,在180%~700%的应变范围内表现出极高的灵敏度(GF=8.71)、102 ms的响应速度及275 ms的恢复速度和循环稳定性,作为应变传感器展现出优异的机电性能。本研究为高性能柔性应变传感材料的制备提供了有效策略。

    Abstract:

    Deep eutectic solvents (DESs), as greener alternatives to ionic liquids (ILs), have attracted considerable interest for the fabrication of eutectic gels (DGels) as flexible sensing materials. However, achieving high mechanical strength without sacrificing high sensitivity remains a major challenge for DGels. Here, an interpenetrating poly(acrylic acid) (PAA)-based DGel was constructed by combining the mechanical/electrical reinforcement of polyaniline (PANI) nanorods with covalent mechanical strengthening enabled by polyurethane (PU). The resulting DGels deliver a tunable tensile strength of 1.07~7.44 MPa and a fracture elongation of 263%~3143%, together with high strain sensitivity within the strain range of 180%~700% (gauge factor, GF = 8.71), a fast response time of 102 ms and recovery time of 275 ms, and stable cycling performance. These results provide a practical strategy for engineering high-performance flexible strain-sensing materials based on DGels.

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  • 收稿日期:2026-02-14
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