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Highly Transparent, Stretchable, and Conductive Supramolecular Ionogels Integrated with Three-Dimensional Printable, Adhesive, Healable, and Recyclable Character
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-05-18 , DOI: 10.1021/acsami.1c04255 Lianmin Chen 1 , Mingyu Guo 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-05-18 , DOI: 10.1021/acsami.1c04255 Lianmin Chen 1 , Mingyu Guo 1
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In this work, we report the easy fabrication of highly transparent (optical transmittance above 93%), stretchable (1500–2500% elongation at break), and conductive (up to 2.25 S m–1 at 25 °C) supramolecular ionogels that simultaneously integrate with three-dimensional (3D) printable, healable, adhesive, and recyclable character. The supramolecular ionogel is designed using a linear amphiphilic poly(urethane-urea) (PUU) copolymer and ionic liquid (IL) as the elastic scaffold and electrolyte, respectively, via a simple cosolvent method. Intriguingly, the 3D-printed highly conductive (2.25 S m–1 at 25 °C) supramolecular ionogel structure shows record-high mechanical performance with a breaking tensile strain and stress of 945% and 1.51 MPa, respectively, and is able to lift 3400× or bear 10000× its weight without fracture. Furthermore, both the solution casting and 3D-printed ionogel films show high sensitivity and reliability for sensing a wide range of strains, including various human motions. The results present some new insights into the structural, mechanical, and functional design of novel multifunctional ionogels with distinguished mechanical performance and tractable processability, which will extend them to a wide range of flexible electronic applications, including artificial intelligence, wearable/conformable electronics, human/machine interactions, soft robotics, etc.
中文翻译:
高度透明、可拉伸和导电的超分子离子凝胶,具有三维可印刷、粘合、可愈合和可回收特性
在这项工作中,我们报告了高度透明(光学透射率超过 93%)、可拉伸(1500-2500% 断裂伸长率)和导电(在 25°C 时高达 2.25 S m -1)的超分子离子凝胶的容易制造,这些超分子离子凝胶同时与三维 (3D) 可打印、可修复、粘性和可回收特性相结合。超分子离子凝胶是使用线性两亲性聚(氨基甲酸酯 - 脲)(PUU)共聚物和离子液体(IL)分别作为弹性支架和电解质,通过简单的共溶剂方法设计的。有趣的是,3D 打印的高导电性 (2.25 S m –1在 25 °C) 超分子离子凝胶结构显示出创纪录的高机械性能,断裂拉伸应变和应力分别为 945% 和 1.51 MPa,并且能够提升 3400 倍或承受 10000 倍的重量而不会断裂。此外,溶液浇铸和 3D 打印离子凝胶薄膜均显示出高灵敏度和可靠性,可用于感测各种应变,包括各种人体运动。结果为具有卓越机械性能和易加工性的新型多功能离子凝胶的结构、机械和功能设计提供了一些新见解,这将把它们扩展到广泛的柔性电子应用,包括人工智能、可穿戴/合规电子、人类/机器交互、软机器人等。
更新日期:2021-06-02
中文翻译:
高度透明、可拉伸和导电的超分子离子凝胶,具有三维可印刷、粘合、可愈合和可回收特性
在这项工作中,我们报告了高度透明(光学透射率超过 93%)、可拉伸(1500-2500% 断裂伸长率)和导电(在 25°C 时高达 2.25 S m -1)的超分子离子凝胶的容易制造,这些超分子离子凝胶同时与三维 (3D) 可打印、可修复、粘性和可回收特性相结合。超分子离子凝胶是使用线性两亲性聚(氨基甲酸酯 - 脲)(PUU)共聚物和离子液体(IL)分别作为弹性支架和电解质,通过简单的共溶剂方法设计的。有趣的是,3D 打印的高导电性 (2.25 S m –1在 25 °C) 超分子离子凝胶结构显示出创纪录的高机械性能,断裂拉伸应变和应力分别为 945% 和 1.51 MPa,并且能够提升 3400 倍或承受 10000 倍的重量而不会断裂。此外,溶液浇铸和 3D 打印离子凝胶薄膜均显示出高灵敏度和可靠性,可用于感测各种应变,包括各种人体运动。结果为具有卓越机械性能和易加工性的新型多功能离子凝胶的结构、机械和功能设计提供了一些新见解,这将把它们扩展到广泛的柔性电子应用,包括人工智能、可穿戴/合规电子、人类/机器交互、软机器人等。