軟水凝膠材料可應用於生物傳感器、可穿戴電子產品、人造皮膚、軟機械人等。實際應用要求材料具有多種性能，如高導電性、韌性、自愈性、拉伸性等。然而，目前在單一材料中實現所有這些特徵仍然具有挑戰性。最近，西北師範大學科研團隊描述了使用簡單方法製備新型複合羧甲基纖維素/聚（丙烯酸）/聚吡咯/Al（III）（CMC/PAA/PPy/Al（III））多功能水凝膠。
圖 1 CMC/PAA/PPy/Al(iii) 多功能水凝膠的製備示意圖。
機械和電自愈性能是通過Al3+離子與 CMC 和 PAA 的羧基之間的多重動態配位以及 PPy 與 CMC 的 -OH 和/或 PAA 的 -COOH 之間的氫鍵來實現的。導電性是通過導電聚合物 PPy、遊離離子以及 PPy 顆粒與遊離離子之間的協同作用實現的。此外，通過在化學和物理交聯網絡以及 PPy 的納米結構之間建立平衡，實現了理想的機械性能，例如可拉伸性 (1344%)、韌性和可塑性。因此，由此產生的水凝膠在未來在電子皮膚、生物醫學植入物和可穿戴電子設備中具有潛在的應用。
圖 5 (a) 可拉伸至 750% 的 G1 照片，(b) 不同 PPy 含量的水凝膠的應力-應變曲線，(c) 水凝膠的韌性和彈性模量，(d) 光學圖像 水凝膠力學性能測試。
圖 7 (a) 室溫下自愈過程的光學圖像。(b) 癒合時間對 G1 水凝膠應力-應變曲線的影響。(c) 癒合時間對 G4 水凝膠癒合效率的影響。(d) G1 和 G4 水凝膠的機械自愈效率。(e) 室溫下自愈過程中導電行為的光學圖像。(f) G1 和 G4 水凝膠的電自愈效率。
相關論文以題為Polypyrrole-doped conductive self-healing multifunctional composite hydrogels with a dual crosslinked network發表在《Soft Matter》上。通訊作者是西北師範大學任傑副教授。
參考文獻：
doi.org/10.1039/D1SM00682G
