彈性可拉伸導(dǎo)電纖維是制備可拉伸電子器件的關(guān)鍵材料

彈性可拉伸導(dǎo)電纖維是制備可拉伸電子器件的關(guān)鍵材料。導(dǎo)電水凝膠具有一定的彈性和可拉伸性，但導(dǎo)電水凝膠中的高分子鏈通常處于無序排列的狀態(tài)，這種無序結(jié)構(gòu)限制了導(dǎo)電水凝膠材料的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能。通過調(diào)控導(dǎo)電水凝膠中高分子鏈的排列和取向，從而制備出具有有序結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電水凝膠纖維，是制備彈性可拉伸導(dǎo)電纖維的一種新策略，并具有重要的應(yīng)用價值。

蜘蛛絲具有多層次的有序結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能。受蜘蛛絲的有序結(jié)構(gòu)和紡絲方法的啟發(fā)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)馬明明課題組通過凝膠紡絲的方法，實現(xiàn)了調(diào)控導(dǎo)電水凝膠中高分子鏈的排列和取向、制備出高性能導(dǎo)電水凝膠纖維的目標(biāo)：在室溫下由聚丙烯酸鈉（PAAS）溶液直接紡絲得到水凝膠纖維，通過涂覆聚丙烯酸甲酯（PMA）防水層，形成具有核-殼結(jié)構(gòu)的PMA-PAAS水凝膠纖維（MAPAH纖維）。

在MAPAH纖維中，PAAS結(jié)晶區(qū)和非晶區(qū)共存并且可以快速可逆互變，使MAPAH纖維表現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能、導(dǎo)電性能以及抗凍性能。MAPAH纖維具有高拉伸強度（5.6 MPa）和大斷裂伸長率（1200％），并且可以在大幅度拉伸后快速回復(fù)。PAAS水凝膠作為導(dǎo)電芯（電導(dǎo)率為2 S m^-1），PMA層作為防水和絕緣涂層，使MAPAH纖維可以作為具有高可拉伸性的彈性導(dǎo)線。MAPAH纖維在-35℃也能保持其可拉伸性和導(dǎo)電性，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗凍性能。作為一種高性能和低成本的彈性可拉伸導(dǎo)電水凝膠纖維，MAPAH纖維將可用于開發(fā)基于紡織材料的可拉伸電子器件。

該成果發(fā)表在《自然-通訊》上（2018, 9, 3579. DOI: 10.1038/s41467-018-05904-z），碩士畢業(yè)生趙雪和二年級博士生陳芳是文章的共同第一作者。該項研究工作得到科技部重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金的資助。