水凝膠具有優(yōu)異的機械柔性，廣泛應用于柔性電子器件中。然而，由于高功率集成柔性電子器件的低熱導率，很難滿足其進一步的應用。本文通過芳香族聚酰胺納米纖維（ANF）和氟化石墨烯（FG）增強聚乙烯醇（PVA）構建了具有固液互穿導熱網(wǎng)絡的高導熱復合水凝膠，并通過單寧酸（TA）溶液浸漬進行交聯(lián)，獲得了具有雙交聯(lián)網(wǎng)絡的水凝膠。與PVA–ANFT相比，PVA–ANF–FG
3T-11.1%復合水凝膠表現(xiàn)出良好的機械性能，拉伸模量高達0.89 MPa，拉伸強度高達1.23 MPa，斷裂能高達3.45 MJ cm
–3，這主要歸因于復合水凝膠中的多氫鍵相互作用。此外，PVA–ANF–FG
3T-11.1%復合水凝膠的摩擦系數(shù)為0.178，適用于高摩擦系數(shù)應用。PVA–ANF–FG
3T-11.1%復合水凝膠的熱導率為1.42 W m
–1 K
–1，這歸因于固體熱導網(wǎng)絡和液體對流網(wǎng)絡的協(xié)同作用，導致復合水凝膠具有較高的熱導率。PVA–ANF–FG
3T-11.1%復合水凝膠的高導熱性在柔性可穿戴電子產(chǎn)品和冷卻膏應用方面顯示出巨大的潛力。
圖1. （a） FGi的SEM圖像。（b，c）FG的TEM和HR-TEM圖像。（d）FGi、FG1、FG2和FG3的元素含量。F1s（F）和C1s（e）以及FGi、FG1、FG2和FG3的XPS。FGi、FG1、FG2和FG3的FTIR（g）和拉曼（h）。
圖2. （a） PVA–ANF–FGT復合水凝膠的制備過程示意圖。（b） ANF、PVA和FG以及在DMSO中混合的照片。（c，d）不同形狀的PVA–ANF–FGT復合水凝膠。（e） PVA–ANF–FGT復合水凝膠的SEM圖像。（f） 復合水凝膠的初始含水量和（g）溶脹比。
圖3. （a–c）PVA、PVA-ANF-
T和PVA-ANF-FG
T的FTIR光譜。（d–f）PVA、PVA–ANF和PVA–ANF-FG溶液的復數(shù)粘度、儲能模量和損耗模量。
圖4.（a） 不同F(xiàn)G的PVA–ANF–FG
T復合水凝膠的拉伸應力-應變曲線。（c） PVA–ANF–FG
T復合水凝膠的斷裂伸長率和韌性。（d，e）PVA–ANF–FG
T與40%和60%的不同F(xiàn)G復合水凝膠的循環(huán)壓縮試驗。（f） 壓縮試驗涉及9個循環(huán)，使用60%的PVA–ANF–FG
T-11.1%。
圖5.（a，b）具有不同F(xiàn)G的PVA–ANF–FG
T水凝膠的熱導率和熱導率增強。（e） PVA–ANF–FG
T-11.1%水凝膠的LED溫度與時間的關系。（f） 復合水凝膠的傳熱機理示意圖。
圖6.（a，b）PVA–ANF–FG
T復合水凝膠的摩擦系數(shù)。（c，d）PVA–ANF–FG3
T-11.1%在不同轉速（載荷：5N）下的摩擦系數(shù)。（e，f）PVA–ANF–FG3
T-11.1%在不同載荷（速度：100 rpm）下的摩擦系數(shù)。
相關研究成果由陜西科技大學Xiaohua Jia和Haojie Song等人2023年發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces (鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c14478)上。原文：Fluorinated Graphene Thermally Conductive Hydrogel with a Solid–Liquid Interpenetrating Heat Conduction Network
轉自《石墨烯研究》公眾號
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