厉害了！水凝胶改性方法制备可拉伸和透明的电子产品

来自Skolkovo科学技术研究所和麻省理工学院的科学家们已经提出了一种新的方法来制备由单壁碳纳米管( SWCNTs )修饰的高度透明、导电、可拉伸的坚韧水凝胶。这项研究的结果发表在"ACS Applied Materials & Interfaces"《ACS应用材料和界面》上。

水凝胶是一种新型软材料，可以应用在一系列现代技术中，包括组织工程、药物输送、生物医学设备、可拉伸/生物集成电子和软机器人。此外，具有与人类皮肤相似的生理和机械特性的水凝胶是这种电子设备有效生物整合的理想材料。导电水凝胶( ECHs )由于其独特的性能，在生物材料科学领域引起了极大的兴趣。然而，有效地将导电材料掺入水凝胶基质中从而提高导电性仍然是一个巨大的挑战。

单壁碳纳米管是一类独特的材料，表现出优异的热、电子和机械性能，因此被用作纳米复合水凝胶的纳米填料。

在这项研究中，科学家们使用了一步技术来促进碳纳米管在水凝胶上的干转移，从而避免了与碳纳米管聚集和表面活性剂去除相关的问题，同时也简化了整个制造过程。

研究人员展示了两种制备SWCNT /水凝胶结构的方法。第一种方法是简单地将单壁碳纳米管从过滤器转移到制备好的水凝胶表面，而第二种方法基于沉积单壁碳纳米管膜之前水凝胶的预拉伸。通过所进行的表征可知，第一种方法可用于作为应变敏感材料的SWCNT /水凝胶结构利用；该研究小组在5000次拉伸/释放周期中观察到稳定的行为。

第二种方法克服了高应变下的低电导率，并确保了高透明度。此外，它可以用于在不改变电性能的情况下需要电极在拉伸过程中的稳定性能的应用。来自Skoltech学校的博士学生也是该论文的第一作者Evgenia Gilshteyn称：“在这项工作中，我们报道了新的透明的、可拉伸的、导电的和生物相容的水凝胶，这些水凝胶被SWCNT薄膜修饰，为可穿戴的和类似皮肤的电子产品制造无源电极和有源传感器。我们在此介绍一种一次性、通用和适用的SWCNT /水凝胶结构制造方法，能够承受高达100 %应变的内在拉伸。我们的SWCNT薄膜图案化方法使得有可能制造大面积的电子电路，以及各种可穿戴设备，包括电子皮肤。”

koltech学校的教授Albert Nasibulin表示： “通过使用上述所提议的方法，我们创建了机械坚固、高度可拉伸、生物相容、导电和透明的SWCNT /水凝胶结构，并展示了它们作为手指安装的关节运动传感器和心电图电极的应用。在我们的研究论文中，所提出的结构在导电性、拉伸性、透明性和电子电路制作的适用性方面的优势是显而易见的，并进一步展开了讨论。”