正交光化学辅助的3D打印韧性和可拉伸的导电水凝胶

       在过去的十年，导电水凝胶(TCHs)因具有优异的导电性、机械性能和富含水的特性，引起了人们对它的极大兴趣。TCHs具有对比鲜明的多网络，这赋予了它们高机械强度和通过不同耗散机制有效耗散机械能的能力，从而承受应变以保持完整性。这种水凝胶在电子、组织工程、致动器和能量储存装置中具有广泛的应用。典型的导电聚合物如聚苯胺(PANI)、聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)和聚吡咯(PPy)是TCHs的关键成分。这些聚合物通常通过直接浸泡或将其与其他前体混合以及水凝胶中单体的原位化学氧化或电化学聚合而引入水凝胶。最近，已经报道了诸如打印商业导电产品、选择性聚合和金属离子交联剂的电化学释放的策略，用于制造TCH图案和3D结构，用于例如体内单个单元记录、应变传感器和将电刺激系统转移到包封的细胞以增强分化等。这些开创性的研究极大地拓宽了水凝胶在柔软、可穿戴设备和生物电子学中的应用。然而，设计用于一锅制备大块TCHs和高分辨率图案(~100 μm)的简单而快速的策略，特别是利用已报道的用于制造复杂3D结构的打印技术，仍然是一个挑战。

       近日，来自西北大学化学与材料科学学院、教育部合成与天然功能分子化学重点实验室的Hongqiu Wei等人报道了一种正交光化学辅助打印(OPAP)策略，通过合理的可见光化学设计和可靠的挤压打印技术的结合，在一个锅中制造三维TCHs。这种正交化学快速、可控，同时实现了EDOT光聚合和苯酚偶联反应，导致在短时间内(tgel~30 s)构建出坚韧的水凝胶。由此制备的TCHs具有韧性、导电性、可拉伸性和抗冻性。这种无模板3D打印可以在制造过程中加工成任意的结构。为了进一步证明这种简单的OPAP策略和TCHs的优点，3D打印的TCHs水凝胶阵列和螺旋线，用于组装高性能压力传感器和温度响应致动器。预计这种一锅快速、可控的OPAP策略将为制造坚韧的水凝胶打开新的视野。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（詹若男）

        文章链接：Hongqiu Wei et al. Orthogonal photochemistry-assisted printing of 3D tough and stretchable conductive hydrogels. Nature Communications (2021) 12:2082 https://doi.org/10.1038/s41467-021-21869-y