聚乙烯醇導(dǎo)電水凝膠增強(qiáng)劑的研究進(jìn)展*

尹富強(qiáng)，許 嘯，李趙春

(南京林業(yè)大學(xué) 機(jī)械電子工程學(xué)院，南京 210037)

0 引 言

柔性電子作為一種新興行業(yè)，采用了柔性材料作為基底，將柔韌性和電氣性能集合在電子設(shè)備中，具有高度柔韌性和環(huán)境適應(yīng)性，在最近十年得到了快速的發(fā)展，使得它們?cè)谛乱淮銛y式電子設(shè)備具有巨大的應(yīng)用前景[1-4]。因此各種各樣的柔性可拉伸材料也受到了廣泛的研究，包括彈性體、氣凝膠和水凝膠材料。常見的彈性體材料有聚二甲基硅氧烷(PDMS)[5]、Ecoflex[6]、聚氨酯(PU)[7]等，具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。但大多數(shù)彈性體不具備優(yōu)異的拉伸性和導(dǎo)電性，需要通過重新構(gòu)建其材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，如蜂窩狀結(jié)構(gòu)[8]、多孔[9]、網(wǎng)狀[10]等，以達(dá)到形成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的目的。氣凝膠是通過將材料內(nèi)部溶劑經(jīng)冷凍干燥去除后得到了一種低密度、高孔隙率的輕質(zhì)材料，因其拉伸性能有限，通常被用于散熱、電磁屏蔽、醫(yī)療等領(lǐng)域[11-12]。水凝膠由三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和大量的水組成，通過凍融-解凍、紫外線照射、使用交聯(lián)劑等手段，可以形成三維網(wǎng)絡(luò)，使得其具有優(yōu)異的柔韌性[13-15]。聚乙烯醇是一種應(yīng)用極為廣泛的水溶性材料，具有良好的親水性、生物可降解性、生物相容性、柔韌性和與納米纖維素混合的可行性，在柔性傳感領(lǐng)域、軟體機(jī)器人、納米發(fā)電機(jī)、組織工程、醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[16-20]。

聚乙烯醇水凝膠在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問題。首先，聚乙烯醇水凝膠具有較低的彈性模量，通常難以承受較大的外界載荷，較大的載荷會(huì)破環(huán)其內(nèi)部的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而能導(dǎo)致其使用壽命大大降低甚至失效，這將大大限制了聚乙烯醇水凝膠的應(yīng)用領(lǐng)域[21-22]。制備聚乙烯醇水凝膠最常見的交聯(lián)劑是硼砂溶液，利用硼砂鹽離子連接聚乙烯醇的相鄰羥基，從而得到能夠自主愈合的聚乙烯醇水凝膠，然而由于硼砂鹽鍵的可逆性，形成的鏈結(jié)構(gòu)仍然是可移動(dòng)的，這也導(dǎo)致了聚乙烯醇水凝膠的機(jī)械性能差，從而限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用[23]。其外，其內(nèi)部具有大量的水賦予了其優(yōu)良的導(dǎo)電性，但也使得其不適合在零下、干燥環(huán)境下工作[24]。然后，聚乙烯醇水凝膠的機(jī)械性能、電氣性能之間存在沖突，想提升某一性能必定以犧牲另一性能為前提。最后，傳統(tǒng)的聚乙烯醇的性能較為單一，很難同時(shí)具有多種性能，如長(zhǎng)期存放性、抗凍性、自愈合性、抗菌性、導(dǎo)電性等[25-26]。鑒于這些不可避免的問題，開發(fā)具有優(yōu)良機(jī)械性能、電氣性能多種性能的聚乙烯醇水凝膠具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

聚乙烯醇水凝膠通過交聯(lián)可以形成三維網(wǎng)絡(luò)，由于其內(nèi)部含水量極高，單一的網(wǎng)絡(luò)不能夠維持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，針對(duì)這一問題，最有效的方式是構(gòu)建另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，通過在聚乙烯醇導(dǎo)電水凝膠內(nèi)部形成另一種非共價(jià)鍵，從而提高聚乙烯醇導(dǎo)電水凝膠的機(jī)械性能和電性能，可以通過添加聚合物材料來實(shí)現(xiàn)。首先，詳細(xì)介紹幾種的增強(qiáng)聚乙烯醇導(dǎo)電水凝膠的增強(qiáng)劑，包括聚合物多交聯(lián)、納米復(fù)合材料、甘油和乙醇/水的混合溶液。

1 聚合物多交聯(lián)

PVA作為一種親水材料，在凍融-解凍過程中會(huì)形成一重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而賦予了其高拉伸性、延展性、貼合性等特性。但單一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常會(huì)導(dǎo)致PVA水凝膠機(jī)械性能差，韌性差，可回收性差等，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用領(lǐng)域[27-29]。因此，我們需要制備具有優(yōu)異機(jī)械性能的PVA水凝膠，來拓展其應(yīng)用。通過引入新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是增強(qiáng)PVA機(jī)械強(qiáng)度最有效的方法之一[30-31]。聚合物因特殊的結(jié)構(gòu)，不容易降低PVA水凝膠的穩(wěn)定性和彈性，可作為增加PVA水凝膠網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)劑。Chang等[32]將PEGDA與PVA混合通過凍融處理和紫外線輻射交聯(lián)，制備得到了多重網(wǎng)絡(luò)的TN水凝膠。研究發(fā)現(xiàn)，在紫外線的照射下，在凍融過程中殘留下的PVA聚合物鏈和PEGDA分子相連，又形成了另一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，啟到了支撐網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的作用。TN水凝膠在拉伸實(shí)驗(yàn)和壓縮實(shí)驗(yàn)中，都表現(xiàn)出高于單一網(wǎng)絡(luò)PVA水凝膠的特性，TN水凝膠的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、壓縮應(yīng)力都高于單一網(wǎng)絡(luò)的PVA水凝膠，并且還賦予了該水凝膠良好的自愈合性能。

水凝膠的機(jī)械性能與結(jié)構(gòu)中存在的網(wǎng)絡(luò)的個(gè)數(shù)有關(guān)，呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)。Jin等[33]在聚丙烯酰胺(PAM)網(wǎng)絡(luò)中加入了聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，制備得到了TSII水凝膠。首先，PVA與PVP形成第一網(wǎng)絡(luò)，可以保持水凝膠的高拉伸性和延展性，通過聚合物的三交聯(lián)的方式，TSII具有優(yōu)異的力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，單一網(wǎng)絡(luò)的PAM水凝膠表現(xiàn)出較脆的性質(zhì)，在撕裂試驗(yàn)中很容易就斷裂了，而TSII在這一過程中保持完整，未斷裂，并且在外力釋放后能夠在1 s內(nèi)恢復(fù)到原始的形狀。多網(wǎng)絡(luò)聚合的水凝膠可以改善其機(jī)械性能較差的特性。加入了PVA和PVP網(wǎng)絡(luò)后的TSII水凝膠，它的斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到了728%，較單一網(wǎng)絡(luò)水凝膠提升了約45.6%，同時(shí)其斷裂伸長(zhǎng)應(yīng)力也大幅度提升。由其制備得到了水凝膠傳感器也表現(xiàn)出出色的傳感可逆性，在1 000次的100%應(yīng)變下表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，并且還有較寬的監(jiān)測(cè)范圍。

2 納米復(fù)合材料

2.1 芳綸納米纖維(ANF)

PVA水凝膠通常都具有良好的延展性，但通常也難以承受較大的機(jī)械負(fù)載，因此可以通過添加增強(qiáng)劑來改善這一性能。同時(shí)也列出了一些常見的增強(qiáng)劑和其增強(qiáng)效果(如表1)。納米纖維素是從天然木制纖維素中提取得，具有可持續(xù)性、輕量化、優(yōu)異的抗張強(qiáng)度、生物可降解性、大比表面積、和無毒性等[34-35]。納米纖維素作為一種綠色、可持續(xù)的生物材料，可以作為增強(qiáng)劑加入到聚合物中，它們具有穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的機(jī)械性能，可以用來提高聚合物的機(jī)械性能[36]。納米纖維素上含有一些羥基，可以很好的與其他各種官能團(tuán)相互連接。常見的幾種納米纖維素有芳綸納米纖維(ANF)[37]，納米纖維素(CNF)[38]，納米纖維素晶體(CNC)[39]。

表1 常見增強(qiáng)劑的斷裂伸長(zhǎng)應(yīng)力Table 1 Fracture elongation stress of common reinforcing agents

其中芳綸納米纖維(ANF)是聚對(duì)苯二甲酰胺的納米版本，具有優(yōu)異的機(jī)械性能，因此可用于組裝具有優(yōu)異機(jī)械性能的薄膜或者水凝膠，且ANF的表面還允許進(jìn)一步加入其他組分，這顯示了ANF在多功能材料領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景。Du等[40]將ANF與PVA的分散液加入到PMAD中，得到了一種高強(qiáng)度的水凝膠。研究發(fā)現(xiàn)，加入ANF后，PVA水凝膠的拉伸強(qiáng)度的斷裂伸長(zhǎng)率呈增加趨勢(shì)，主要?dú)w因于 PVA 和 ANF 之間的強(qiáng)氫鍵相互作用以及纖維結(jié)構(gòu)的面內(nèi)排列。并且PVA還有助于ANF在體系中的分散，ANF可以通過氫鍵的相互作用與PVA預(yù)反應(yīng)，這也有利于在此基礎(chǔ)上再聚合其他聚合物。Wang等[41]將ANF-PVA水凝膠為模板，通過原位聚合聚苯胺(PAIN)得到了一種新型水凝膠(APP)(如圖1)。該水凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能和穩(wěn)定性，在1 000次的循環(huán)-卸載過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。尤其是斷裂伸長(zhǎng)應(yīng)力達(dá)到了2.4 MPa，GF達(dá)到了39。由于ANF的固有強(qiáng)度和APP鏈之間的相互作用，APP還表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性和耐久性。加入了ANF的PVA水凝膠表現(xiàn)出良好的機(jī)械性能，但由于ANF的固有硬度也影響了PVA的拉伸新能，因此還需要設(shè)計(jì)一些特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來改善其拉伸性能。

圖1 (a)使用不同濃度的苯胺制備的聚丙烯水凝膠的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線;(b)APP水凝膠的導(dǎo)電性;(c)傳感器的應(yīng)變傳感機(jī)構(gòu)示意圖;(d)不同循環(huán)拉伸-釋放應(yīng)變(5%、10%、20%和40%)下的ΔR/R0曲線;(e)感器在500多個(gè)拉伸-釋放周期(應(yīng)變變化范圍為0到10%)下的性能[41]Fig.1 (a)Tensile stress-strain curve of polypropylene hydrogels prepared with different concentrations of aniline; (b) conductivity of APP hydrogel; (c) schematic diagram of the strain sensing mechanism of the sensor; (d) ΔR/R0 curves under different cyclic tensile release strains (5%, 10%, 20% and 40%); (e) performance of the sensor under more than 500 tension release cycles (strain variation range 0 to 10%)

2.2 納米纖維素(CNF)

CNF本質(zhì)上是組裝成獨(dú)特的層次結(jié)構(gòu)，它與金屬導(dǎo)電離子容易生成金屬配位鍵，從而在水凝膠內(nèi)部又生成了一個(gè)動(dòng)態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這有利于提高機(jī)械性能。研究發(fā)現(xiàn)，CNF二次網(wǎng)絡(luò)的加入不僅提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、粘彈性，而且還大大提高了PVA水凝膠的靈敏度和穩(wěn)定性[42-43]。使用CNF作為增強(qiáng)劑的水凝膠，可以將優(yōu)異的延展性、生物相容性、生物可降解性和自愈合性能結(jié)合起來。Abe[43]等研究了CNF添加量對(duì)PVA水凝膠模量的影響，研究發(fā)現(xiàn)，制備的PVA/CNF水凝膠的模量隨著CNF含量的增加而增加，模量的提高使得聚乙烯醇水凝膠抵抗變形的能力也隨之提高，從而也改善了其穩(wěn)定性。通過電鏡微觀圖發(fā)現(xiàn)，CNF網(wǎng)絡(luò)能夠均勻的分散于PVA中，能夠形成穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，及大幅度的改善了其機(jī)械性能，也增強(qiáng)了其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

CNF的層狀結(jié)構(gòu)不僅可以增強(qiáng)PVA導(dǎo)電水凝膠的機(jī)械性能，還可以促進(jìn)導(dǎo)電離子在溶液中的分散，從而改善其導(dǎo)電性。Hu等[44]將CNF、PVA和ZnSO4混合并采用簡(jiǎn)單的冷凍-解凍方法，制備得到了PVA復(fù)合水凝膠。研究發(fā)現(xiàn)，隨著水凝膠網(wǎng)絡(luò)中CNF含量的增加，PVA水凝膠的斷裂拉伸應(yīng)力在增加。最初的不加CNF的斷裂拉伸應(yīng)力為0.61 MPa，當(dāng)CNF含量為0.4%時(shí),PVA的斷裂拉伸應(yīng)力提升了27.9%，且斷裂伸長(zhǎng)率也得到了提升。研究發(fā)現(xiàn)，隨著CNF含量的增加，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在更多的層次結(jié)構(gòu)，水凝膠網(wǎng)絡(luò)有了更多的分層孔隙，這將吸收更多離子并提供更多空間促進(jìn)離子遷移，從而提升了整體的電導(dǎo)率。將該P(yáng)VA水凝膠用作導(dǎo)體，具有良好的離子導(dǎo)電性，可以在3 V的電流下工作。CNF的加入不僅可以改善PVA水凝膠的拉伸性能，還可以提升PVA水凝膠的壓縮性能。Zhang[45]等通過光固化的方式制備了PVA-MA-CNF水凝膠，研究發(fā)現(xiàn)，加入CNF后的PVA-MA-CNF水凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的韌性和彈性，在壓縮后能夠恢復(fù)到原有的形狀，并且可以抵擋數(shù)百次這樣的連續(xù)加載-卸載的壓縮。由于CNF的高比表面積和羥基的存在，PVA分子和CNF在交聯(lián)和凍融過程中，很容易形成許多氫鍵，CNF的高機(jī)械性能限制了PVA水凝膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的變形，從而改善了PVA水凝膠的機(jī)械性能。隨著CNF含量的提高，該水凝膠的壓縮應(yīng)變呈先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)，這是因?yàn)镃NF含量過高時(shí)，導(dǎo)致在PVA溶液中分散不均勻?qū)е缕湫阅苡兴陆怠?/p>

3 多元醇

3.1 乙二醇

傳統(tǒng)的PVA水凝膠在面臨寒冷條件下，由于含水量極高，不可避免的會(huì)凍結(jié)，從而導(dǎo)致其失去柔韌性和導(dǎo)電性，從而限制了PVA水凝膠在低溫下的實(shí)際應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)即使在環(huán)境溫度下，PVA水凝膠由于水分的蒸發(fā)也導(dǎo)致了PVA水凝膠的壽命大大減短，這阻礙了水凝膠的長(zhǎng)期可用性。目前使用的主要解決方法是將PVA水凝膠與多元醇混合，在這些多元醇里有大量的親水基團(tuán)(例如—OH、—NH2)，水分子和大量的親水基團(tuán)之間容易產(chǎn)生氫鍵[46]，從而提高其抗凍性和使用壽命，常用的改性劑有乙二醇/水混合液和甘油。Wen等[47]先利用PVA和PAM形成雙交連網(wǎng)絡(luò)的水凝膠，然后放置在乙二醇溶液中浸泡(如圖2)。乙二醇/水混合溶液中具有少量的可移動(dòng)電子，有利于其存儲(chǔ)時(shí)間的延長(zhǎng)，浸泡乙二醇后的PVA水凝膠具有較好的穩(wěn)定性和保濕性，存放31天失水率約為3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PPZE水凝膠的。聚合物網(wǎng)絡(luò)和醇分子之間的相互作用通常都高于水分子和聚合物網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用，浸泡乙二醇的PPZE水凝膠的機(jī)械性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未浸泡的。水凝膠的力學(xué)性能通常較差，而浸泡乙二醇后的PPZE水凝膠在拉伸回彈實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出較好的抗疲勞性能，在50個(gè)循環(huán)后仍能夠保持相對(duì)的穩(wěn)定，彌補(bǔ)了水凝膠力學(xué)性能不足的缺陷。并且乙二醇溶液還能賦予PPZE水凝膠一定的抗凍性。在-50 ℃下也能保持較好的力學(xué)性能和電學(xué)性能，這大大的拓展了水凝膠基柔性傳感器的應(yīng)用范圍。

圖2 PPZE的力學(xué)性能：(a)PPZE水凝膠的合成和結(jié)構(gòu)示意圖；(b)乙二醇浸泡對(duì)PPZE-2水凝膠重量保留率隨儲(chǔ)存時(shí)間的影響；(c)乙二醇浸漬對(duì)PPZE力學(xué)性能的影響；(d)PPZE-2水凝膠在25和-50 ℃下的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試；(e) PPZEz在25和-50 ℃抗凍性和電導(dǎo)率測(cè)試[47]Fig.2 Mechanical properties of ppze: (a) synthesis and structure diagram of ppze hydrogel; (b) the effect of ethylene glycol soaking on the weight retention of ppze-2 hydrogel with storage time; (c) the effect of ethylene glycol impregnation on the mechanical properties of ppze; (d) stress strain test of ppze-2 hydrogel at 25 and -50 ℃; (e) the freezing resistance and conductivity of ppzez tested at 25 and -50 ℃

3.2 甘 油

在多級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，甘油可作為第二個(gè)動(dòng)態(tài)小網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，啟到穩(wěn)定作用，使得聚乙烯醇水凝膠在溫度低于0 ℃時(shí)，減少水凝膠中的結(jié)冰的水比例，從而改善聚乙烯醇水凝膠的彈性和導(dǎo)電性[48]。甘油可以破壞聚乙烯醇水凝膠與水分子之間的氫鍵，進(jìn)一步與水分子形成各種分子，降低了水的飽和蒸汽壓，從而降低聚乙烯醇水凝膠的接經(jīng)點(diǎn)[24]。Li等[49]將PVA/甘油作為動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵，制備得到了快速自愈合的PVA水凝膠(如圖3)。研究發(fā)現(xiàn)，加入了甘油后的PVA水凝膠也表現(xiàn)出了優(yōu)異的機(jī)械性能。當(dāng)加入的甘油含量達(dá)到15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，PVA-MDI水凝膠在-16 ℃下仍然柔軟、有彈性，雖然也含有一些小冰晶，但它回迅速溶液。研究發(fā)現(xiàn)，小干油分子可以在水凝膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)有限的分子空間中有序的移動(dòng)，并且可以充當(dāng)橋接分子，促進(jìn)能夠自愈合的動(dòng)態(tài)鍵的形成，從而提高水凝膠的自愈合性能。甘油是一種具有極強(qiáng)鍵合效應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)。甘油誘導(dǎo)水凝膠與水和硼砂發(fā)生可逆螯合和交聯(lián)，形成小網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，作為水、硼砂和PVA的分子橋梁，從而大大提高了水凝膠的柔韌性和自愈能力。

圖3 PVA-MDI水凝膠的抗凍性和力學(xué)性能：(a)PMG-BB水凝膠延伸和拉伸的機(jī)理模型；(b)修復(fù)不同顏色的水凝膠；(c) PMG-BB水凝膠自修復(fù)過程的顯微圖像；(d) 以50 mm/min的速度自愈前后水凝膠拉伸試驗(yàn)的圖像；(e)含甘油的水凝膠在室溫下冷凍后的狀態(tài)-16 ℃及其自愈作用;(f)在室溫下冷凍后，含有15%甘油的PMG-BB水凝膠的狀態(tài)-16 ℃及其自愈作用Fig.3 Freeze resistance and mechanical properties of PVA-MDI hydrogel: (a) the mechanism model of PMG-BB hydrogel extension and stretching; (b) repair hydrogels of different colors; (c) microscopic image of PMG-BB hydrogel self-repair process; (d) images of hydrogel tensile test before and after self-healing at the speed of 50 mm/min; (e) the state of hydrogel containing glycerol after freezing at room temperature -16 ℃ and its self-healing effect; (f) after freezing at room temperature, the state of PMG-BB hydrogel containing 15% glycerol at -16 ℃ and its self-healing effect

在PVA溶液中加入一定量的甘油,可以賦予水凝膠一定的抗凍性，并且甘油中的分子有序的移動(dòng)可以提升水凝膠整體的自愈合性能和機(jī)械性能。將甘油加入到聚乙烯醇水凝膠中，可以替代聚乙烯醇水凝膠中的部分水，從而提升了其機(jī)械強(qiáng)度和能夠正常工作的溫度范圍。Guo等[50]將PVA溶解在甘油/水的二元體系中，作為基底與PVP形成雙交聯(lián)，得到了具有優(yōu)異拉伸強(qiáng)度、韌性、附著力和自愈合性能的水凝膠。研究指出，該水凝膠在較寬的溫度范圍(-20～40 ℃)下表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性，加入了甘油后，也解決了其長(zhǎng)期存放的失水性問題，可以在空氣中保持長(zhǎng)期穩(wěn)定性(>15 d)，并且在極端情況下還能保持良好的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，可用于精確監(jiān)測(cè)人體的大范圍運(yùn)動(dòng)和微妙的生理信號(hào)。

4 結(jié) 語

從增強(qiáng)聚乙烯醇導(dǎo)電水凝膠的增強(qiáng)劑，性能和應(yīng)用等方面綜述了聚乙烯醇水凝膠的最新進(jìn)展，聚乙烯醇水凝膠通過增加內(nèi)部的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來改善其各種性能。盡管聚乙烯醇水凝膠及其相關(guān)的柔性電子器件取得了很大進(jìn)展，但與一些半導(dǎo)體材料相比，仍還有很大差距。在未來的聚乙烯醇水凝膠研究中，仍會(huì)面對(duì)許多挑戰(zhàn)：

(1)聚乙烯醇水凝膠的導(dǎo)電性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如金屬材料，因此需要開發(fā)出在較低的導(dǎo)電填料下就可以具有高效連接的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，較高的導(dǎo)電填料會(huì)降低整體的拉伸性、穩(wěn)定性和靈敏度。

(2)通過改性增強(qiáng)后的聚乙烯醇水凝膠具有多種特殊的性能，但目前針對(duì)其應(yīng)用還有一定的局限。如在柔性傳感器領(lǐng)域，大多數(shù)還只是針對(duì)于力學(xué)方面，因此需要在基于這些優(yōu)異性能的基礎(chǔ)上，探討其各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)多功能化。

(3)聚合物網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量決定了聚乙烯醇水凝膠的性能。因此可以通過改變聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來改變其性能，在實(shí)際應(yīng)用過程中，要將微觀與宏觀相結(jié)合，才能充分利用它的性能。