水凝胶具有优异的机械柔性，广泛应用于柔性电子器件中。然而，由于高功率集成柔性电子器件的低热导率，很难满足其进一步的应用。本文通过芳香族聚酰胺纳米纤维（ANF）和氟化石墨烯（FG）增强聚乙烯醇（PVA）构建了具有固液互穿导热网络的高导热复合水凝胶，并通过单宁酸（TA）溶液浸渍进行交联，获得了具有双交联网络的水凝胶。与PVA–ANFT相比，PVA–ANF–FG₃^T-11.1%复合水凝胶表现出良好的机械性能，拉伸模量高达0.89 MPa，拉伸强度高达1.23 MPa，断裂能高达3.45 MJ cm^–3，这主要归因于复合水凝胶中的多氢键相互作用。此外，PVA–ANF–FG₃^T-11.1%复合水凝胶的摩擦系数为0.178，适用于高摩擦系数应用。PVA–ANF–FG₃^T-11.1%复合水凝胶的热导率为1.42 W m^–1 K^–1，这归因于固体热导网络和液体对流网络的协同作用，导致复合水凝胶具有较高的热导率。PVA–ANF–FG₃^T-11.1%复合水凝胶的高导热性在柔性可穿戴电子产品和冷却膏应用方面显示出巨大的潜力。

 
图1. （a） FGi的SEM图像。（b，c）FG的TEM和HR-TEM图像。（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）。

 
图2. （a） PVA–ANF–FGT复合水凝胶的制备过程示意图。（b） ANF、PVA和FG以及在DMSO中混合的照片。（c，d）不同形状的PVA–ANF–FGT复合水凝胶。（e） PVA–ANF–FGT复合水凝胶的SEM图像。（f） 复合水凝胶的初始含水量和（g）溶胀比。

 
图3. （a–c）PVA、PVA-ANF-^T和PVA-ANF-FG^T的FTIR光谱。（d–f）PVA、PVA–ANF和PVA–ANF-FG溶液的复数粘度、储能模量和损耗模量。

 
图4.（a） 不同FG的PVA–ANF–FG^T复合水凝胶的拉伸应力-应变曲线。（c） PVA–ANF–FG^T复合水凝胶的断裂伸长率和韧性。（d，e）PVA–ANF–FG^T与40%和60%的不同FG复合水凝胶的循环压缩试验。（f） 压缩试验涉及9个循环，使用60%的PVA–ANF–FG^T-11.1%。

 
图5.（a，b）具有不同FG的PVA–ANF–FG^T水凝胶的热导率和热导率增强。（e） PVA–ANF–FG^T-11.1%水凝胶的LED温度与时间的关系。（f） 复合水凝胶的传热机理示意图。

 
图6.（a，b）PVA–ANF–FG^T复合水凝胶的摩擦系数。（c，d）PVA–ANF–FG3^T-11.1%在不同转速（载荷：5N）下的摩擦系数。（e，f）PVA–ANF–FG3^T-11.1%在不同载荷（速度：100 rpm）下的摩擦系数。
 
       相关研究成果由陕西科技大学Xiaohua Jia和Haojie Song等人2023年发表在ACS Applied Materials & Interfaces (链接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c14478)上。原文：Fluorinated Graphene Thermally Conductive Hydrogel with a Solid–Liquid Interpenetrating Heat Conduction Network

转自《石墨烯研究》公众号

扫码了解上周最受欢迎的文章