【摘 要】
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兼有优良力学和电学性能的导电水凝胶在柔性电子皮肤、柔性传感和储能领域具有广阔的应用前景。本论文基于明胶、氯化钾（KCl）和氢键自交联单体N-羟甲基丙烯酰胺（HA）制备了明胶/聚（N-羟甲基丙烯酰胺）/甘油（Gela/PHA/Gly）导电水凝胶;基于明胶和丙烯酰胺单体制备了明胶/聚丙烯酰胺（Gela/PAM）水凝胶,然后浸泡硫酸铵制备了明胶/聚丙烯酰胺-硫酸铵（Gela/PAM-AS）导电水凝胶;将
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兼有优良力学和电学性能的导电水凝胶在柔性电子皮肤、柔性传感和储能领域具有广阔的应用前景。本论文基于明胶、氯化钾（KCl）和氢键自交联单体N-羟甲基丙烯酰胺（HA）制备了明胶/聚（N-羟甲基丙烯酰胺）/甘油（Gela/PHA/Gly）导电水凝胶;基于明胶和丙烯酰胺单体制备了明胶/聚丙烯酰胺（Gela/PAM）水凝胶,然后浸泡硫酸铵制备了明胶/聚丙烯酰胺-硫酸铵（Gela/PAM-AS）导电水凝胶;将Gela/PAM水凝胶浸泡硫酸铵和硫酸高铁铵的混合溶液制备了明胶/聚丙烯酰胺-硫酸高铁铵（Gela/PAM-AFS）导电水凝胶。还对制备的三种导电水凝胶进行了表征和性能研究,具体研究内容如下:（1）明胶通过溶胶-凝胶转化,HA通过氢键自交联各自形成物理交联网络,制备出Gela/PHA/Gly导电水凝胶。其具有1.97 MPa的拉伸强度、4202%的拉伸应变、快速的自恢复性、良好的耐疲劳性以及2.23 S/m的离子电导率。此外,PHA/Gela/Gly导电水凝胶在低温（-40°C）时仍保持柔韧性,可用作应变传感器灵敏地监测手指弯曲、手腕弯曲、手背弯曲和呼吸等人体活动。（2）基于明胶的物理网络和聚丙烯酰胺形成的化学交联网络制备Gela/PAM水凝胶,基于盐析效应浸泡硫酸铵提升了Gela/PAM水凝胶的机械性能和电性能,进而得到了Gela/PAM-AS导电水凝胶。该导电水凝胶表现出0.30 MPa的拉伸强度和1263%的拉伸应变。此外,Gela/PAM-AS导电水凝胶具有17.40 S/m的电导率,能够作为柔性传感器监测人体的运动。（3）为了提高第二个体系的力学性能,将Gela/PAM水凝胶浸泡硫酸铵和硫酸高铁铵混合溶液,利用盐析效应以及明胶的羧基与硫酸高铁铵的铁离子之间的金属配位作用,制备了Gela/PAM-AFS导电水凝胶。该导电水凝胶显示出0.96 MPa的拉伸强度和2601%的伸长率和9.19 S/m的电导率。即使在-40 oC,Gela/PAM-AFS导电水凝胶仍具有与室温相当的机械性能。基于Gela/PAM-AFS导电水凝胶组装成的超级电容器在室温和低温下均具有较好的电化学性能（电流密度是0.2 A/g时,室温下比电容是334 F/g,-40°C下比电容是室温的54%）。Gela/PAM-AFS导电水凝胶还可以作为柔性传感器监测手腕弯曲、手背弯曲、皱眉、说话、吞咽和呼吸等人体运动。
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