水凝膠具有優(yōu)異的機械柔性，廣泛應(yīng)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(dǎo)率，很難滿足其進一步的應(yīng)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(gòu)建了具有固液互穿導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的高導(dǎo)熱復(fù)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(luò)的水凝膠。與PVA–ANFT相比，PVA–ANF–FG
3T-11.1%復(fù)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(fù)合水凝膠中的多氫鍵相互作用。此外，PVA–ANF–FG
3T-11.1%復(fù)合水凝膠的摩擦系數(shù)為0.178，適用于高摩擦系數(shù)應(yīng)用。PVA–ANF–FG
3T-11.1%復(fù)合水凝膠的熱導(dǎo)率為1.42 W m
–1 K
–1，這歸因于固體熱導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和液體對流網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同作用，導(dǎo)致復(fù)合水凝膠具有較高的熱導(dǎo)率。PVA–ANF–FG
3T-11.1%復(fù)合水凝膠的高導(dǎo)熱性在柔性可穿戴電子產(chǎn)品和冷卻膏應(yīng)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(fù)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(fù)合水凝膠。（e） PVA–ANF–FGT復(fù)合水凝膠的SEM圖像。（f） 復(fù)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(fù)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(fù)合水凝膠的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。（c） PVA–ANF–FG
T復(fù)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(fù)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(dǎo)率和熱導(dǎo)率增強。（e） PVA–ANF–FG
T-11.1%水凝膠的LED溫度與時間的關(guān)系。（f） 復(fù)合水凝膠的傳熱機理示意圖。
圖6.（a，b）PVA–ANF–FG
T復(fù)合水凝膠的摩擦系數(shù)。（c，d）PVA–ANF–FG3
T-11.1%在不同轉(zhuǎn)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(guān)研究成果由陜西科技大學(xué)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(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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