科学家制备新型离子面团为制备环保型多功能电子设备供应新筹划

普通的面团放置一段韶光后，会呈现干燥、变硬的状态，而面塑的紧张质料包括面粉、糯米粉、水以及甘油等，具有一定韧性，经由手工匠人揉捏或工具加工后，变成各种维妙维肖的造型。

图丨陈威（来源：陈威）

受此启示，曲阜师范大学与齐鲁工业大学团队互助，通过对面塑的探索与研究，提出并设计了一种新型材料“离子面团（Ionic Dough）”，以面粉、水和氯化胆碱/甘油低共熔溶剂为质料制作而成。

由于离子面团在做得足够薄的情形下，能够具备一定透光性。
并且，基于其导电性良好、可自修复的特点，有望作为电致发光器件。

另一方面，离子面团作为柔性应变传感材料，能够对人体运动产生的大小应变进行旗子暗记监测，包括走路、跑步、手指、手腕、说话、吞咽等。

并且，离子面团作为新型面塑具备传统面塑所不具备的抗菌性，因而材料保存韶光较长，也可作为新材料在文化创意领域进行非物质文化遗产的展示。

图丨干系论文（来源：Chemistry of Materials）

近日，干系论文以《用低共熔溶剂制备离子面团：从传统面塑到柔性电子产品》（Engineering Ionic Dough with a Deep Eutectic Solvent: From a Traditional Dough Figurine to Flexible Electronics）为题揭橥在 Chemistry of Materials 上[1]。

曲阜师范大学李楠副教授为论文第一作者，陈威副教授为论文通讯作者，紧张作者还包括曲阜师范大学硕士研究生邱丽媛、齐鲁工业大学（山东省科学院）生物基材料与绿色造纸国家重点实验室吉兴喷鼻香教授。

图丨离子面团的设计及制备流程（来源：Chemistry of Materials）

在对传统面塑不雅观察和初步谈论后，研究职员提出，既然这种材料可塑性强，又能在一定韶光内坚持其形状并保持其他特性，是不是可以考虑向柔性电子产品方向发展呢？

于是，他们从增加面塑的导电性和抗菌性入手，拓展了该材料的运用，更好地延长了该材料的保存期。

和其他材料比较，离子面团有一些分外的力学性能。
李楠指出，该材料最显著的上风是不须要利用任何额外的添加剂就能成胶。
很多其他的生物质都无法像离子面团一样，经由大略的揉制就能够形成某种形状，因此也就很难在不增加额外交联剂的条件下，实现形态的可塑性。

另一方面，离子面团具有一定抗菌性、自修复性和可降解性。
“除了绿色环保以外，具有抗菌性的离子面团还避免了其他材料在利用或存储过程中，涌现发霉或被细菌污染、被堕落等情形。
”陈威表示。

图丨离子面团的抗冻性与保水性（来源：Chemistry of Materials）

对付离子面团的保水性方面，研究团队将离子面团和普通面团进行比拟。
在正常的温度和湿度条件下，放置了 20 至 30 天。
结果显示，普通面团已经裂成碎块，而离子面团依然保持原始重量的 85% 旁边。

图丨离子面团的导电性（来源：Chemistry of Materials）

研究团队在离子面团的导电性能方面进行了验证，并对含水量对离子面团电导率的影响进行测试和剖析。
详细来说，如果个中的含水量水从 0 增到 50wt%，该材料的电阻变革是从 355 降落为 45，而电导率则从最初的 0.54mScm−1 提升至 3.7mScm−1。

并且，该团队还进一步探索了温度对导电率干系性的影响。
当温度从 −40℃ 升温至 100℃ 时，离子面团的电导率从 2.8mScm−1 变革为 4.4mScm−1。
这些数据表明了离子面团作为柔性电子器件运用的可行性。

图丨陈威副教授与其课题组部分成员合影（来源：陈威）

在该研究中，该团队紧张针对宏不雅观构造的改变进行了探索，包括各种塑性等。
下一步，该团队希望通过重塑微不雅观构造，在离子导电根本上添加一些新型导电材料的办法，实现更高精准度的传感。

目前，该团队紧张通过手工揉捏的办法制备离子面团。
“我们希望后续结合 3D 打印技能提升制备效率，知足多样性的造型哀求，在打印的同时也可授予面团一些分外的微细构造，提升传感的精准度。
”李楠表示。

图丨基于离子面团的应变传感器（来源：Chemistry of Materials）

该团队接下来操持在离子面团的可塑性、灵敏度、稳定性方面连续提升，并探索该材料结合电子皮肤的可能性。

陈威指出，由于绿色天然和可再生的上风，离子面团有望替代一些石油基聚合物，在可持续和可降解的柔性传感材料领域具有广阔的运用前景。

参考资料：

1.Li,N.,et al.Engineering Ionic Dough with a Deep Eutectic Solvent: From a Traditional Dough Figurine to Flexible Electronics. Chemistry of Materials(2023).https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c01761