本技术介绍了一种高效制备木质素基深共晶凝胶的方法及其在导电领域的应用。该凝胶以其卓越的导电性能、低蒸气压、经济性、易制性和环境友好性脱颖而出。利用深共晶溶剂技术,本发明能够将木质素转化为具有实际应用价值的导电材料,为环保材料的开发提供了新途径。
背景技术
木质素是一种含有丰富醇羟基、酚羟基和甲氧基等活性官能团的天然高分子聚合物,其可以生成稳定的动态自由基,提供大量氢键,有助于促进导电离子在基质中传递,从而提高传感器的导电稳定性,因此,木质素基水凝胶传感器在智能电子设备等应用中展现出很高的实用价值。
水凝胶是一种具备良好柔韧性、可拉伸性与生物兼容性的三维网状结构的高分子材料,在能源化工、生物医药以及人工智能等多个领域备受关注。将木质素添加到水凝胶中,可以作为结构填充材料从而增强水凝胶的机械强度,此外还可以增强水凝胶的黏合能力与抗紫外能力。Yang等利用木质素、氯化锌和丙烯酸制备了一种具有高拉伸应力、高电导率和抗紫外的木质素基水凝胶,可以应用于柔性可穿戴设备当中;Xiu等利用银纳米颗粒、木质素、海藻酸钠和聚丙烯酰胺制备了一种高应变且超灵敏的水凝胶传感器,在传感设备中有很大的应用潜力。但是由于木质素结构复杂且水溶性较差,难以被充分利用。此外,木质素基水凝胶在高温中应用会因部分水分蒸发导致性能丧失,而在低温环境中应用会因冰晶的形成而破坏水凝胶结构,因此,为了使传感设备能够长期使用,需要开发一种同时拥有高机械性能、黏附性能以及耐高温与抗冻结的水凝胶。
目前,深共晶溶剂因其合成过程简便、热稳定性强和低毒性等特性,其已成为其它有机溶剂与离子液体的理想替代品。此外,深共晶溶剂可大量溶解木质素,在木质素提取与分级中有广泛应用。本研究以木质素为功能添加剂,利用深共晶溶剂的多种优势,开发一种高粘附、宽温应变传感的木质素深共晶凝胶。这种凝胶具备高机械强度、出色黏合能力、稳定且明显的传感信号与宽温度适用范围,在可穿戴电子设备、生物电极贴片和人机交互等多领域中具有广泛的发展潜力。
实现思路