谢庄副教授课题组在水凝胶基可拉伸电子器件研究方面取得进展

jianchi

电子皮肤（e-skin）是一种模拟生物皮肤的柔性薄膜电子设备，它的出现推动了智能人机界面，可穿戴医疗设备，软机器人以及生物电子学的飞速发展。近年来水凝胶材料因其高柔软度、高弹性等类似生物组织的力学特性及离子导电性而被广泛应用于仿皮肤柔性电子器件，包括传感器、执行器、显示器、能源器件等。同时，为适应不同的器件需求，水凝胶具有很强的可塑性和可设计性，可实现多功能化。

       近年来，中山大学的谢庄副教授课题组在双网络水凝胶基柔性电子器件领域取得了系列进展。为解决聚丙烯酰胺/琼脂双网络韧性水凝胶与电极界面稳定性问题，受皮肤结构启发，在水凝胶表面增加微结构，增强电解质和电极层的界面粘附。由此制备的水凝胶可拉伸超级电容器可提高电容量，并且有更好的拉伸循环稳定性和容量保持率。该成果以题为"Skin-Inspired Surface-Microstructured Tough Hydrogel Electrolytes for Stretchable Supercapacitors"发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，硕士研究生方绿叶与16级本科生蔡泽帆、丁正卿为共同第一作者，谢庄副教授为唯一通讯作者。
       随后，该课题组开发了一种可拉伸、可修复、可完全降解且保水抗冻的多功能动态双网络韧性有机水凝胶电解质，以及实现多功能柔性离子微器件的制备，包括应变传感器与微型超级电容器。该凝胶电解质利用生物相容的明胶/铁离子交联聚丙烯酸双网络，结合甘油浸泡增韧策略，显著增强其强韧性与环境稳定性。并通过微电极印刷，制备了高拉伸性（>300%）、室温自修复及数小时内快速降解的柔性离子微器件，为实现绿色可持续的柔性电子材料器件提供了基础。该成果日前以题为"Stretchable, Healable and Degradable Soft Ionic Microdevices Based on Multifunctional Soaking-Toughened Dual-Dynamic-Network Organohydrogel Electrolytes"发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，硕士研究生方绿叶与16级本科生张家诚为共同第一作者，谢庄副教授为唯一通讯作者。
       相关工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广州市科技局及中山大学本科生实验室开放基金项目等项目的大力支持。
       文献链接：
       https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b03410
       https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c14472


      文章来源：中山大学
      谢庄，男，中山大学材料科学与工程学院副教授。2010年毕业于中国人民大学化学系，理学学士。2015年于香港理工大学获博士学位，师从纺织及制衣学系郑子剑教授研究纳米技术。2015-2017年于美国西北大学化学系四院院士Chad A. Mirkin教授研究组进行博士后研究。2017年7月起作为“百人计划”引进人才加入中山大学材料科学与工程学院任副教授。2009年至今于Angew. Chem. Int. Ed，ACS Nano，Small，Science，Adv. Mater.等杂志发表文章30余篇，h-index 15。目前主要从事微纳米结构制造加工及表面化学、功能高分子表界面材料、柔性可印刷可穿戴电子器件及医疗应用等方向的研究。研究兴趣还包括3D打印、光化学、聚合物刷、有机电子学、电化学电池、生物检测、仿生智能材料等。