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导电水凝胶是一种具有导电性能的高分子网络体系，其内部掺杂着导电物质如导电高分子和金属基离子，在生物医学应用和人体传感器方面应用引起了极大的关注。然而，传统的导电水凝胶利用的导电物质，具有固有刚性，这使得材料的机械性能较差，此外，利用化学共价键成胶的方式使得水凝胶缺乏自愈合性能，这限制了导电水凝胶的应用。
基于以上原因，本论文利用三价铁离子螯合能力强的特点制备PVA/PAA/Fe3+体系的三维网络结构水凝胶，通过加入导电物质氯化钾离子以增强导电性，并对其机械性能、导电性能、自愈合性能、黏附性能和抗菌性能等方面以及水凝胶在软电子器件的潜在应用方面进行探索，主要研究内容和结论如下：
1.导电水凝胶PVA/PAA/Fe3+-KCl离子的制备及研究
利用溶胶-凝胶工艺，选用丙烯酸（AA）和聚乙烯醇（PVA）作为交联剂，构建了三价铁离子（Fe3+）螯合，氯化钾（KCl）离子导电的三维网络结构水凝胶。通过拉伸应力-应变实验、四电极法电导率测量实验、自愈性能、黏附性能和抗菌性能实验证明：成功制备具有良好机械性能、导电性能、可自愈性、黏附性和抗菌性能的水凝胶。此水凝胶的最大拉伸长度可达到130%，杨氏模量最大达到0.16MPa，贴合人体皮肤的弹性模量，最大导电率达到4.34S/m，并且能够对各种基质都有很好的粘附力，在被剪断后水凝胶能够在10s完成自愈合且依然具有很好的导电性和机械性能，抗菌实验证明了材料对人体皮肤表面具有抗菌效果。
2.有机导电水凝胶PAA/PVA/Fe3+-GaIn的制备及其在电子皮肤上的研究
本研究以合成的PAA/PVA/Fe3+水凝胶为研究对象,进一步开发其在电子皮肤方面的应用。液态金属镓铟锡（GaIn）是一种具有良好导电性能的液态合金，其在常温环境下依然能保持液态的形态，但是极易被氧化，因此设计一种夹层结构将液态金属封装在水凝胶内部，利用到液态金属强导电性的同时，保护了液态金属的不被氧化。再通过加入甘油，赋予水凝胶不失水和抗冻性能。此外，分别通过拉伸应力-应变力学实验、电阻抗实验、应变传感器信号检测和生物信号检测实验证明：此水凝胶具有很好的抗冻能力，封装有液态金属的水凝胶能够很好的避免液态金属被氧化，此水凝胶同样具有贴合皮肤弹性模量的力学性质，与传统的Ag/AgCl电极相比能够很好的检测心电等生物信号。
基于以上原因，本论文利用三价铁离子螯合能力强的特点制备PVA/PAA/Fe3+体系的三维网络结构水凝胶，通过加入导电物质氯化钾离子以增强导电性，并对其机械性能、导电性能、自愈合性能、黏附性能和抗菌性能等方面以及水凝胶在软电子器件的潜在应用方面进行探索，主要研究内容和结论如下：
1.导电水凝胶PVA/PAA/Fe3+-KCl离子的制备及研究
利用溶胶-凝胶工艺，选用丙烯酸（AA）和聚乙烯醇（PVA）作为交联剂，构建了三价铁离子（Fe3+）螯合，氯化钾（KCl）离子导电的三维网络结构水凝胶。通过拉伸应力-应变实验、四电极法电导率测量实验、自愈性能、黏附性能和抗菌性能实验证明：成功制备具有良好机械性能、导电性能、可自愈性、黏附性和抗菌性能的水凝胶。此水凝胶的最大拉伸长度可达到130%，杨氏模量最大达到0.16MPa，贴合人体皮肤的弹性模量，最大导电率达到4.34S/m，并且能够对各种基质都有很好的粘附力，在被剪断后水凝胶能够在10s完成自愈合且依然具有很好的导电性和机械性能，抗菌实验证明了材料对人体皮肤表面具有抗菌效果。
2.有机导电水凝胶PAA/PVA/Fe3+-GaIn的制备及其在电子皮肤上的研究
本研究以合成的PAA/PVA/Fe3+水凝胶为研究对象,进一步开发其在电子皮肤方面的应用。液态金属镓铟锡（GaIn）是一种具有良好导电性能的液态合金，其在常温环境下依然能保持液态的形态，但是极易被氧化，因此设计一种夹层结构将液态金属封装在水凝胶内部，利用到液态金属强导电性的同时，保护了液态金属的不被氧化。再通过加入甘油，赋予水凝胶不失水和抗冻性能。此外，分别通过拉伸应力-应变力学实验、电阻抗实验、应变传感器信号检测和生物信号检测实验证明：此水凝胶具有很好的抗冻能力，封装有液态金属的水凝胶能够很好的避免液态金属被氧化，此水凝胶同样具有贴合皮肤弹性模量的力学性质，与传统的Ag/AgCl电极相比能够很好的检测心电等生物信号。