هيدروجيلات عضوية موصلة قوية وقاسية عبر تقنية تجميد الصب المدعومة باستبدال المحلول

ملخص تتمتع المواد المرنة بخصائص عالية من القوة والقوة والتوصيلية الكهربائية من بين أكثر الخصائص المطلوبة. ومع ذلك، تجد المواد الهندسية الحالية صعوبة في تحقيق كل من الخصائص الميكانيكية الممتازة والتوصيل العالي. للتغلب على هذا التحدي، تقترح هذه الدراسة استراتيجية سهلة ولكن متعددة الاستخدامات لتحضير هيدروجيلات عضوية موصلة فائقة القوة عبر تقنية تجميد الصب المدعومة باستبدال المحلول (FASS). تتيح هذه الاستراتيجية تشكيل الهيدروجيلات العضوية في خطوة واحدة بهياكل غير متجانسة هرمية رائعة مقترنة بتأثيرات تقوية وقوة متآزرة عبر مقاييس طول متعددة. كمادة نموذجية، تظهر هيدروجيل البوليفينيل الكحولي (PVA) المحضر بمحتوى مذيبات يصل إلى 87 وزن% مجموعة من الخصائص بما في ذلك قوة عالية (6.5 ميغاباسكال)، وقابلية تمدد عالية (1710% من الإجهاد)، وقوة فائقة عالية (58.9 ميغا جول/متر³)، وكذلك توصيل أيوني عالي يصل إلى 6.5 سيمنز/متر مع حساسية ممتازة للإجهاد. إن التركيبة الاستثنائية من الخصائص الميكانيكية والتوصيل تجعل هيدروجيل PVA مادة واعدة للإلكترونيات المرنة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تمنح استراتيجية FASS الهيدروجيلات أيضًا وظائف متعددة، بما في ذلك إمكانية الشفاء الحراري، وتحمل التجميد، وقابلية استعادة الشكل، ويمكن أن يتم تطبيقها على مواد هيدروجيل متعددة مثل السليلوز الكربوكسي ميثيل، والألجينات الصوديوم، والكيتوزان. ومن ثم، توفر هذه العمل حلاً شاملاً لتحضير مواد لينة قوية وقاسية موصلة متقدمة للعديد من التطبيقات.