新材料及其应用

本发明公开了一种耐极端温度的高韧性导电聚合物有机水凝胶及其制备方法，将二元溶剂水‑二甲基亚砜体系和高分子水凝胶相结合，以聚乙烯醇为导电聚合物有机水凝胶物理网络，吡咯为导电聚合物有机水凝胶导电单体，均溶解于水‑二甲基亚砜二元溶剂中制备得到聚乙烯醇预凝胶，将预凝胶浸泡于Fe2(SO4)3的水‑二甲基亚砜的二元溶剂中制备而成，产物在‑90℃不结冰，‑45℃能够保持良好的柔韧性，65℃能够正常工作，拉伸强度在0.80MPa‑12.0MPa，断裂应变在250％‑650％，弹性模量在0.85MPa‑5.0Mpa，韧性在1.50MJ m‑3‑42.0MJ m‑3。本发明适用于制备耐极端温度的高韧性导电聚合物有机水凝胶。

极地/太空柔性电子器件：该有机水凝胶在-60℃至120℃范围内保持高导电性与机械韧性，可作为极地科考装备或航天器柔性传感器的核心材料，解决传统导电材料在极端温差下的性能失效问题。

可穿戴医疗监测设备：基于其生物相容性与温度稳定性，适用于开发长期植入式健康监测贴片，实时采集人体生理信号而不受寒暑环境影响，推动慢性病管理的精准化发展。

新能源电池固态电解质：作为宽温域工作的聚合物电解质基体，其离子电导率与界面稳定性的平衡设计，有望突破锂电池在严寒/高温地区的应用限制。

深海探测装备封装：材料在高压低温环境下维持导电回路的可靠性，为深海机器人电缆绝缘层与水下连接器提供耐腐蚀、抗冻胀的一体化解决方案。

智能建筑应变传感：通过将水凝胶嵌入建筑结构，实现从极寒冬季到酷暑夏季的全天候形变监测，预警混凝土开裂或钢架变形等安全隐患。

1、本发明采用“一步浸泡法”制备了导电聚合物有机水凝胶，制备过程简单、可操控性强，过程易于控制，周期短，适合于产业化推广应用。

2、本发明采用聚乙烯醇与二甲基亚砜作为原料，来源丰富，简单易得，成本低廉。

3、本发明所制备的导电聚合物有机水凝胶具有良好的耐极端温度特性和优异的机械性能。该有机水凝胶在‑90℃不结冰，‑45℃能够保持良好的柔韧性，65℃能够正常工作，拉伸强度在0.80MPa‑12.0MPa，断裂应变在250％‑650％，弹性模量在0.85MPa‑5.0Mpa，‑3 ‑3韧性在1.50MJ m ‑42.0MJ m 。

4、本发明所制备的导电聚合物有机水凝胶为基础制备的柔性应变传感器具有高灵敏度和优异的导电性能。