双極性熱電性を持つpH感応性伸縮性ツワイテリオンハイドロゲル

要旨 体熱を着用デバイスの電力源として利用することへの関心が高まる中で、伸縮性デバイスの作成は大きな課題となっています。ここでは、負に帯電した2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルフォン酸とツワイテリオン（ZI）スルフォベタインアクリルアミドから構成されたハイドロゲルが二重ネットワークハイドロゲルとして設計されます。これにより、引張応力と歪みがそれぞれ最大470.3 kPaおよび106.6%に達するという機械的特性が大幅に向上します。さらに、ポリマーのZI性質により、pHを調整することで極性熱電特性を持つデバイスの製造が可能になります。このため、ZIハイドロゲルのイオンセーベック係数（Si）は、pHを1から14まで変化させると、−32.6から31.7 mV K−1の範囲となり、3.8および3.6という顕著な性能指標（ZTi）値を示します。さらに、ZIハイドロゲルを組み込んだプロトタイプの伸縮性イオン熱電スーパーキャパシタは、pH 1および14においてそれぞれ1.8および0.9 mW m−2という顕著な電力密度を示します。このように、本研究は、25〜40℃の温度範囲内での低温廃熱の回収に特に焦点を当てた、pH感応性の伸縮性ZIハイドロゲルの熱電用途への活用の道を切り開くものです。