基于PBFDO的高导电自粘附水凝胶：低滞后柔性传感材料的突破性进展

本文创新性地开发了基于聚苯并二呋喃二酮(PBFDO)的高导电自粘附水凝胶(PAM-PBFDO)，其电导率达43.86 mS m?1，较纯聚丙烯酰胺(PAM)提升4.7倍。该材料通过酯羰基与酰胺基的氢键网络实现179 kPa强自粘附性，兼具超低机械滞后(～5.6%)和快速响应(～40 ms)，在柔性电子皮肤、智能家居传感和工业监测领域展现巨大潜力。

　　

Highlight

导电水凝胶因其优异的导电性和柔韧性成为柔性电子领域的关键材料。本研究创新开发了n型高导电聚合物聚苯并二呋喃二酮(PBFDO)，兼具超高本征电导率(2000 S cm^?1)和卓越水相相容性。PAM-PBFDO水凝胶电导率达43.86 mS m^?1，较纯PAM提升470%。PBFDO的酯羰基与PAM酰胺基形成强氢键网络，其刚性苯环作为物理交联点，赋予材料1313%断裂伸长率和优异抗疲劳性。

Results and discussion

为解决传统PAM水凝胶导电性局限，本研究首创将PBFDO作为功能填料构建双网络结构。如图1B所示，该体系突破单一离子传导机制对电荷迁移速率的限制，同时提升柔性传感器的应变响应灵敏度。材料在300%大应变循环拉伸下仍保持稳定性能，灵敏度系数(GF)达33.96，远超传统离子导电水凝胶。

Conclusions

通过分子间氢键协同作用，成功构建了自粘附低滞后的PAM-PBFDO导电水凝胶。该材料在人体运动监测、智能家居压力传感和工业环境监测中表现卓越，其179 kPa界面粘附强度和40 ms级快速响应为柔性传感器设计提供了新范式。