导电水凝胶因其良好的生物相容性和稳定性而在新兴的水凝胶生物电子领域引起了广泛关注，尤其是聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT：PSS）基水凝胶。然而，水凝胶的电导率通常低于 1 S/cm，不适用于数字电路或生物电子学中的应用。在水凝胶中引入导电无机填料可以提高其导电性。但是，它可能会导致柔顺性、变形性和可降解性等方面的妥协。最近，西安交通大学科研人员报道了一系列不含任何导电填料的高导电离子液体 (IL) 掺杂的 PEDOT:PSS 水凝胶。这些水凝胶表现出高达~305 S/cm的高电导率，比文献中没有导电填料的聚合物水凝胶的记录高约8倍。高电导率导致水凝胶基热电器件的面积热电输出功率增强，比电磁干扰屏蔽效率高，约为数量级高于文献中最先进的导电水凝胶。此外，这些可拉伸（应变> 30％）水凝胶表现出快速的自我修复和形状/尺寸可调的特性，这对于水凝胶生物电子学来说是理想的和可穿戴的有机设备。结果表明，这些高导电性水凝胶在传感、热电、电磁干扰屏蔽等应用领域具有广阔的应用前景。
图1. (a) PEDOT:PSS的分子结构。(b) ILs的化学结构，例如Li-TFSI、EMIM-TFSI、EMIM-TCM、EMIM-ES、EMIM-BF4、EMIM-Cl。(c) PEDOT:PSS 厚膜和水凝胶制备过程的说明。(d) 离子液体掺杂的PEDOT：PSS厚膜和水凝胶的典型光学图像。
图 4. (a)PEDOT:PSS 任意结构水凝胶的光学图像。(b)PEDOT:PSShydrogel/EMIM-TFSI 和 PEDOT:PSShydrogel/EMIM-Cl 的拉伸应力-应变曲线。(c)PEDOT 的应变传感性能 :PSShydroge/EMIM-TFSI。(d) PEDOT:PSShydroge/EMIM-TFSI 应变传感器的实时相对电阻变化监测手指弯曲的人体活动。(e) PEDOT:PSShydroge/EMIM 的自愈性能 -TFSI。
相关论文以题为Ultra-high electrical conductivity in filler-free polymeric hydrogels toward thermoelectrics and electromagnetic interference shielding发表在《Advanced Materials》上。通讯作者是西安交通大学王洪教授。
参考文献：
doi.org/10.1002/adma.202109904
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