高強(qiáng)度銀納米線/聚丙烯酰胺復(fù)合水凝膠的制備及導(dǎo)電性能研究

1-烯丙氧基-2,3-環(huán)氧丙烷(99%)、四苯基氯化磷(TPPCl，分析純)、硫氰酸鉀(KSCN，分析純)、二硫化碳(CS₂，分析純)、丙烯酰胺(Am，分析純)和過硫酸鉀(KPS，分析純)均購(gòu)自阿拉丁化學(xué)試劑有限公司；N-甲基吡咯烷酮(NMP，99.85%)購(gòu)自上海皓鴻生物醫(yī)藥科技有限公司；N,N′-亞甲基雙(丙烯酰胺) (MBAA，99%)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP，M_n=4000，高純級(jí))、四丁基硫酸氫銨(98%)、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA，99%)、3-巰基丙酸(98%)均購(gòu)自上海麥克林生化科技有限公司；丙酮(分析純)、硝酸銀(AgNO₃，分析純)、氯化鈉(NaCl，分析純)、三氯甲烷(CHCl₃，分析純)、碳酸氫鈉(NaHCO₃，分析純)、乙醚(分析純)、乙醇(分析純)、丙三醇(分析純)、無(wú)水硫酸鈉(Na₂SO₄，分析純)、氫氧化鈉(NaOH，分析純)、甲醇(分析純)、濃鹽酸(分析純)和正己烷(分析純)均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；去離子水由Millipore純水儀制備(18.5 MΩ?cm).

核磁共振氫譜(¹H-NMR)通過600 MHz Bruker型核磁共振波譜儀測(cè)得，采用四甲基硅烷作為內(nèi)標(biāo)，氘代溶劑為CDCl₃或DMSO-d₆；紅外光譜(FTIR)通過Thermo Nicolet型傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)得. 采用KBr壓片法制樣，樣品掃描范圍為400~4000 cm^-1；水凝膠力學(xué)性能使用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(Instron 5965A)測(cè)試. 拉伸測(cè)試樣品按照國(guó)標(biāo)GB/T 1040 92 Ⅱ型標(biāo)準(zhǔn)制樣，參照GB/T 1040 92中的方法，對(duì)各拉伸試樣的拉伸性能進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為100 mm/min；壓縮測(cè)試樣品參照國(guó)標(biāo)GB/T 1041 92圓柱體型標(biāo)準(zhǔn)制樣，尺寸為10 mm×10 mm，參照GB/T 1041 92中的方法，壓縮速度為5 mm·min^-1. 得到應(yīng)力(stress)/應(yīng)變(strain)曲線；循環(huán)測(cè)試時(shí)以500 mm/s拉伸速率在100%和200%形變內(nèi)多次加載-卸載測(cè)試水凝膠抗疲勞性能；采用高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(日本Hitachi)觀察AgNWs形貌和銀納米線/聚丙烯酰胺復(fù)合水凝膠(AgNWs/PAm composite hydrogel, AC gel)經(jīng)液氮焠斷和冷凍干燥后斷面的形貌. 利用直流四探針(RTS-8)儀測(cè)試AC gel水凝膠電導(dǎo)率，樣品為直徑1 cm和厚度1 cm的圓柱體; 使用數(shù)字萬(wàn)用表(UT61E⁺)測(cè)試AC gel循環(huán)拉伸和壓縮時(shí)的實(shí)時(shí)電阻率.

線性聚硫醚P1和P2的具體合成路線見電子支持信息圖S1.

按照文獻(xiàn)方法^[35]合成單體1-烯丙氧基-2,3-環(huán)硫丙烷(電子支持信息圖S1(a)). 將1-烯丙氧基-2,3-環(huán)氧丙烷(6.8 g, 60 mmol)加入到水(30 mL)中攪拌混合后再加入KSCN (23.0 g, 240 mmol)，隨后混合物加熱至45 ℃反應(yīng)24 h. 反應(yīng)結(jié)束后混合物冷卻至室溫，靜置分層，水相用乙醚萃取(30 mL×3)，有機(jī)相合并后加入無(wú)水Na₂SO₄干燥，過濾，減壓蒸餾后得到1-烯丙氧基-2,3-環(huán)硫丙烷(5.0 g, 73%)，其結(jié)構(gòu)和純度通過核磁共振氫譜確定(電子支持信息圖S2). ¹H-NMR (600 MHz, CDCl₃, δ): 5.92 (m, 1H), 5.30 (dd, J₁=17.2 Hz, J₂=1.4 Hz, 1H), 5.21 (d, J=10.4 Hz, 1H), 4.05 (d, J=5.7 Hz, 2H), 3.65 (dd, J₁=10.6 Hz, J₂=5.7 Hz, 1H), 3.46 (dd, J₁=10.6 Hz, J₂=6.8 Hz, 1H), 3.12~3.06 (m, 1H), 2.53 (d, J=6.2 Hz, 1H), 2.22 (d, J=5.4 Hz, 1H).

引發(fā)劑2,2-(甲硫基雙(硫代))雙(2-甲基丙酸)按照文獻(xiàn)方法^[36]合成，路線如電子支持信息S1(b)所示，CS₂ (6.8 g, 0.1 mmol)、CHCl₃ (26.9 g, 0.2 mmol)及四丁基硫酸氫銨(0.6 g, 1.8 mmol)溶解于丙酮(16 mL)中，溶液在攪拌過程中緩慢滴加NaOH水溶液(50.4 g, 50 wt%, 100 mL). 室溫反應(yīng)12 h后，向混合物中加入水(200 mL)稀釋，攪拌中滴加鹽酸(30 mL，37 wt%)酸化，產(chǎn)生大量不溶物. 過濾收集固體，并用少量水洗滌. 粗產(chǎn)物在丙酮和正己烷(4/1, V/V)中重結(jié)晶得到產(chǎn)物為亮黃色固體(10.3 g, 60%). 其結(jié)構(gòu)和純度通過核磁共振氫譜確定(電子支持信息圖S3). ¹H-NMR (600 MHz, DMSO-d₆, δ): 12.92 (s, 2H), 1.59 (s, 12H).

線性聚硫醚P1采用陰離子開環(huán)聚合方法^[35]制備，其合成路線如電子支持信息圖S1(c)所示，將2,2-(甲硫代基雙(硫代))雙(2-甲基丙酸) (0.11 g, 0.4 mmol)、1-烯丙氧基-2,3-環(huán)硫丙烷(2.0 g, 15.2 mmol)和TPPCl (187 mg, 0.5 mmol)溶解于NMP (2 mL). 溶液用液氮冷凍—凍抽—解凍循環(huán)3次，隨后加熱至75 ℃反應(yīng)24 h，冷卻至室溫，產(chǎn)物用甲醇沉淀3次，真空干燥，得到線性聚硫醚P1為淡黃色固體(2.0 g, 95%). 其結(jié)構(gòu)和純度通過核磁共振氫譜確定(電子支持信息圖S4)，其分子量由凝膠滲透色譜確定(電子支持信息圖S5). ¹H-NMR (600 MHz, CDCl₃, δ): 5.91~5.85 (m, 1H), 5.27 (d, J=17.2 Hz, 1H), 5.17 (d, J=10.4 Hz, 1H), 3.99 (d, J=4.9 Hz, 2H), 3.69~3.64 (m, 1H), 3.60 (t, J=7.5 Hz, 1H), 3.00~2.83 (m, 3H). M_n=14.9 kDa, PDI=1.4.

由于制備的線性聚硫醚P1不溶于水，為了賦予其水溶性，將P1上的部分雙鍵通過巰-烯點(diǎn)擊反應(yīng)得到羧基官能化的線性聚硫醚P2. 具體合成步驟如下：P1 (0.5 g，3.8 mmol)、DMPA (0.25 g, 0.9 mmol)和3-巰基丙酸(0.37 g, 3.5 mmol)溶于NMP (2 mL)，然后溶液鼓氮?dú)?0 min除去體系中氧氣. 隨后溶液在365 nm紫外燈下光照3 h，得到部分側(cè)基帶有羧基的線性聚硫醚P2混合物. 向混合物中加入NaHCO₃水溶液調(diào)節(jié)pH值大于10，使得側(cè)基羧酸轉(zhuǎn)化為羧酸鈉，所得混合物裝入截留分子量為2000的透析袋中，在去離子水中透析2天，其間每隔8 h換1次水，最后經(jīng)過冷凍干燥得到P2為淡黃色的固體(0.7 g, 80%).通過FTIR光譜測(cè)試可以觀察到P2中羧酸根的特征伸縮振動(dòng)峰(電子支持信息圖S6)，以及溴量法滴定確定其殘留的雙鍵含量為0.17 mmol/g.

AgNWs采用多元醇法制備^[37]，主要機(jī)理是以AgNO₃為銀前驅(qū)體、丙三醇為還原劑及溶劑、NaCl作為成核劑以及PVP作為表面活性劑，在銀成核過程中誘導(dǎo)其沿一維方向生長(zhǎng). 具體操作如下：在1000 mL的燒杯中，稱取PVP (10.0 g)加入到丙三醇(400 mL)中，加熱至160 ℃并攪拌1 h. 然后稱取AgNO₃ (5.0 g, 29 mmol)和NaCl (0.3 g, 5 mol)溶解于去離子水(2 mL)后加入到冷卻至室溫的PVP溶液中，攪拌均勻，隨后將燒杯轉(zhuǎn)移至180 ℃烘箱反應(yīng)12 h，可以觀察到反應(yīng)液的顏色由淡黃色變?yōu)辄S綠色，最后變?yōu)榛揖G色. 冷卻至室溫后將燒杯從烘箱中取出，并加入去離子水(400 mL). 靜置1天后生成的AgNWs沉降至底部，傾倒出溶劑，加入去離子水多次洗滌. 洗滌后的產(chǎn)物加入去離子水(~50 mL)超聲30 min，得到均勻分散的AgNWs溶液，通過固含量測(cè)試確定其質(zhì)量濃度為0.025 g/mL.

P2 (0.47 g)、AgNWs分散液(0.72 mL, 0.15 wt%)和去離子水(1 mL)于螺口瓶中攪拌2 h，得到均勻分散的AgNWs@P2復(fù)合交聯(lián)劑分散液. 隨后分別加入Am (12.0 g, 169 mmol)，KPS (1.37 g, 5 mmol)和去離子水(26.3 mL)并攪拌均勻. 用注射器將上述分散液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯材質(zhì)的啞鈴狀模具中，在氮?dú)鈿夥罩屑訜嶂?5 °C反應(yīng)6 h，即得到AgNWs/PAm復(fù)合水凝膠(圖1(a))(電子支持信息表S1中所有水凝膠樣條均按照該方法制備).

  

Fig. 1  (a) The synthetic process and structural scheme of AC gel; (b) Photos of AC gel deformed and recovered under external pressure.

AC gel采用自由基聚合法制備. 主要合成思路是：將AgNWs與P2在去離子水中攪拌混合，利用聚合物主鏈上的硫原子與AgNWs上的銀原子通過Ag-S相互作用實(shí)現(xiàn)線性聚硫醚P2與AgNWs的復(fù)合，得到AgNWs@P2復(fù)合交聯(lián)劑. 復(fù)合交聯(lián)劑與Am單體以及KPS引發(fā)劑在水溶液中混合后，注入到聚四氟乙烯模具中. 在氮?dú)鈿夥罩性痪酆现苽銩C gel樣條(圖1(a)). 包裹在AgNWs上的P2側(cè)鏈還殘留相當(dāng)數(shù)量的雙鍵，在聚合過程中起到交聯(lián)劑的作用. 凝膠中有機(jī)聚合物與AgNWs通過Ag-S相互作用緊密地“粘結(jié)”在一起，阻止了大分子的滑移，消除其永久形變，賦予其高彈性. 在水凝膠結(jié)構(gòu)中，聚合物鏈含有—COOH、—NH等官能團(tuán)和O和S等雜原子，這些基團(tuán)之間以及和凝膠網(wǎng)絡(luò)中的水形成豐富的氫鍵，可以進(jìn)一步提高水凝膠的力學(xué)性能. 如圖1(b)所示，水凝膠在受到外壓時(shí)可以發(fā)生顯著的形變，撤除外力，能迅速恢復(fù)到原始狀態(tài)，顯示其優(yōu)異的韌性和回彈性.

圖2(a)是AgNWs合成以及與線性聚硫醚P2復(fù)合的示意圖. 通過高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡對(duì)合成AgNWs的形貌進(jìn)行表征. 從照片上可以觀察制備得到的產(chǎn)物大部分為納米線，顆粒的比例較少，納米線長(zhǎng)徑比很均勻，平均長(zhǎng)度為20 μm，平均橫截面直徑為50 nm (圖2(b)和2(c)). AgNWs和P2在水溶液中混合制備AgNWs@P2交聯(lián)劑. 隨后通過5次離心分離和去離子水超聲重新分散，洗去沒有復(fù)合的P2. 純化后的AgNWs@P2交聯(lián)劑在水溶液中具有很好的分散性，放置數(shù)天后仍具有較好的分散能力，而純AgNWs由于沒有親水聚合物的包覆，在水中很快發(fā)生沉降(電子支持信息圖S8). 對(duì)P2和AgNWs@P2進(jìn)行紅外光譜分析，可以觀察到兩者的譜圖幾乎一致(電子支持信息圖S7)，證明P2成功復(fù)合到AgNWs上. 高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡的元素成像技術(shù)也證明了P2在AgNWs表面的復(fù)合. 從圖2(d)和2(e)中可以看到，AgNWs中的銀元素(紅色)和P2中的硫元素(綠色)完全重合.

  

Fig. 2  (a) The preparation of AgNWs@P2 composite crosslinking agent; (b) SEM image of AgNWs; (c) Mapping profiles of high-magnification SEM images of AgNWs@P2 composite crosslinking agent and corresponding elements of (d) silver and (e) sulfur; (f) SEM images of cross section of dry AC gel and mapping profiles of corresponding elements of (g) merger of silver and sulfur, (h) silver and (i) sulfur; (j) Photos of the gelation process of AC gel at ambient temperature.

通過高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡對(duì)制備的干凝膠樣品橫斷面進(jìn)行分析，觀察到規(guī)整的蜂窩狀孔洞結(jié)構(gòu)，這是典型的干凝膠形貌(圖2(f)). 對(duì)橫斷面進(jìn)行元素分布分析，來自AgNWs的Ag元素與來自P2的S元素在水凝膠中均勻分布(圖2(g)~2(i))，說明AgNWs@P2均勻地分散在水凝膠中.

AC gel的力學(xué)性能與AgNWs的添加量、P2的雙鍵含量、Am單體濃度以及溶液的pH值等因素密切相關(guān). 由于AgNWs@P2中的聚合物側(cè)基含有未反應(yīng)的雙鍵，在Am聚合過程中作為交聯(lián)劑實(shí)現(xiàn)聚合物的交聯(lián). 實(shí)驗(yàn)證明，在聚合體系中添加很少量的AgNWs@P2即可形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的水凝膠. 圖3(a)是復(fù)合交聯(lián)劑中雙鍵含量對(duì)于水凝膠拉伸性能的影響(具體的條件見電子支持信息表S1(1)~(5)). 當(dāng)復(fù)合交聯(lián)劑的雙鍵含量低于0.01 mol%時(shí)，交聯(lián)密度過低導(dǎo)致形成水凝膠力學(xué)強(qiáng)度很差，無(wú)法進(jìn)行拉伸測(cè)試. 對(duì)雙鍵含量在0.01 mol%~0.09 mol%之間的5組樣條進(jìn)行拉伸應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)試發(fā)現(xiàn)，其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的變化趨勢(shì)是先增大后降低，雙鍵含量為0.05 mol%時(shí)拉伸性能最佳，斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別是1.6 MPa和~5000%. 雖然水凝膠中的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以有效耗散拉伸引起的應(yīng)力，但是交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)過于致密會(huì)抑制分子鏈間的滑移，使內(nèi)部能量耗散機(jī)制無(wú)法充分發(fā)揮，反而造成應(yīng)力集中，使得水凝膠容易發(fā)生斷裂.

  

Fig. 3  Tensile stress-strain curves of AC gels under different (a) P2 contents (0.01 mol%-0.09 mol%), (b) AgNWs contents (0.01 wt%-0.20 wt%), (c) monomer contents (15 wt%?-35 wt%), and (d) pH conditions (pH=7.0, 4.0 and 10.0); and compression ones under different (e) P2 contents (0.01 mol%-0.09 mol%), (f) AgNWs contents (0.01 wt%-0.20 wt%), (g) monomer contents (15 wt%?-35 wt%), and (h) pH conditions (pH=7.0, 4.0 and 10.0); (i-l) The photos of AC gel compression photos during the compression test.

圖3(b)是不同AgNWs添加條件下水凝膠的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線(具體的條件見電子支持信息表1 (3, 6~9))，隨著AgNWs含量從0.01 wt%增加到0.15 wt%，斷裂拉伸強(qiáng)度不斷增大. 當(dāng)AgNWs含量為0.15 wt%時(shí)，制備的水凝膠斷裂強(qiáng)度最高(2.2 MPa)，此時(shí)的斷裂伸長(zhǎng)率為~4500%. 繼續(xù)添加AgNWs含量到0.2 wt%，水凝膠力學(xué)性能反而下降，說明剛性單元的添加也不能超過一定的比例.

Am單體的濃度對(duì)于合成水凝膠的力學(xué)性能也有著顯著的影響. 當(dāng)單體濃度低于15 wt%時(shí)，水凝膠中聚合物的含量不足，導(dǎo)致制備的樣條強(qiáng)度很低，無(wú)法進(jìn)行應(yīng)力-應(yīng)變曲線測(cè)試. 然而當(dāng)單體濃度過高(>35 wt%)時(shí)，會(huì)超過Am單體在水中的飽和溶解度，制備的樣條力學(xué)性能同樣很差. 測(cè)試了單體含量在15 wt%~35 wt%之間的5組樣條(具體的條件見電子支持信息表S1(3, 10~13))，發(fā)現(xiàn)其斷裂強(qiáng)度隨著單體濃度的增加不斷升高，從15 wt%時(shí)的0.2 MPa顯著升高至35 wt%時(shí)的2.0 MPa. 然而斷裂伸長(zhǎng)率與斷裂強(qiáng)度的變化不完全一致，在單體濃度為20 wt%時(shí)最高，達(dá)到~6600% (圖3(c)).

在合成P2時(shí)，最后一步加入NaHCO₃水溶液將羧酸轉(zhuǎn)變?yōu)轸人徕c以提高交聯(lián)劑在水中的溶解性. 我們推測(cè)水凝膠中羧酸根與羧酸在不同pH值條件下的可逆轉(zhuǎn)變也可能影響其力學(xué)性能. 基于在25 °C時(shí)乙酸的pK_a值為4.76，分別考察了pH值在4.0, 7.0和10.0，3個(gè)條件下水凝膠力學(xué)性能. 將制備的樣條在不同pH值的水溶液中浸泡后測(cè)試其拉伸性能(具體的條件見電子支持信息表S1 (3, 14~15)). 由圖3(d)中可以看出，pH值為4.0時(shí)力學(xué)性能最佳，斷裂強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為1.6 MPa和~4800%. 當(dāng)pH值小于羧酸的pKa值時(shí)，羧酸根大部分轉(zhuǎn)變?yōu)轸人? 線性聚硫醚親水性的減弱使得其與AgNWs的作用增強(qiáng)，從而提升了水凝膠的強(qiáng)度和韌性. 水凝膠中pH值增大，促進(jìn)了線性聚硫醚與水凝膠中水的相互作用，削弱了其與AgNWs的Ag-S相互作用，導(dǎo)致力學(xué)性能的明顯降低. 綜合考慮不同因素的影響，我們選取P2的雙鍵含量為0.05 mol%、AgNWs含量為0.15 wt%和單體濃度為30 wt%為水凝膠制備的標(biāo)準(zhǔn)條件，此時(shí)的斷裂強(qiáng)度為2.2 MPa，約為傳統(tǒng)水凝膠的20倍，拉伸應(yīng)變?yōu)閪4500%，約為傳統(tǒng)水凝膠的15倍(電子支持信息圖S9). 該水凝膠同時(shí)具備很好的抗壓縮能力，從圖3(e)~3(h)中可以看出，不同制備條件下的樣品在儀器的測(cè)試極限內(nèi)均能承受95%的壓縮形變，并且在去除外力后迅速恢復(fù)原樣，圖3(i)~3(l)是代表性樣品在壓縮過程中的照片，經(jīng)過壓縮后樣品基本沒有破損.

接下來，循環(huán)拉伸實(shí)驗(yàn)考察AC gel的抗疲勞性及形狀恢復(fù)能力. 對(duì)水凝膠樣品分別進(jìn)行拉伸率100%和200%的循環(huán)拉伸測(cè)試40次(電子支持信息圖S10)，第一次循環(huán)過程存在一個(gè)明顯的滯后現(xiàn)象，卸載外力后具有一定程度的不可恢復(fù)變形，說明在破壞水凝膠的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有一個(gè)能量消散途徑. 在后續(xù)的循環(huán)拉伸循環(huán)中，其不可恢復(fù)變形迅速變小，并逐漸保持不變. 樣品在連續(xù)加載-卸載的過程中沒有發(fā)生明顯的軟化，表明其具有很好的抗疲勞性能. 沒有復(fù)合AgNWs的對(duì)照水凝膠抗疲勞性差(電子支持信息圖S11)，證明AgNWs對(duì)于提高水凝膠高力學(xué)性能具有很大的貢獻(xiàn).

銀是已知電導(dǎo)率最高的金屬，AgNWs的引入使得水凝膠具有高的導(dǎo)電性. 通過對(duì)摻入不同AgNWs含量水凝膠樣品的電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)水凝膠的電導(dǎo)率與AgNWs載量呈正相關(guān)關(guān)系，其中力學(xué)性能最佳的樣品(AgNWs含量為0.15 wt%)，其電導(dǎo)率約為0.44 S/m (圖4(a))，與文獻(xiàn)報(bào)道的類似結(jié)構(gòu)水凝膠電導(dǎo)率相當(dāng)^[38]. 水凝膠材料在應(yīng)變過程中電阻變化的靈敏度是柔性電子傳感器的一個(gè)重要指標(biāo). 圖4(b)顯示了AC gel在不同拉伸應(yīng)變下的電阻變化情況. 在逐步拉伸-保持過程中，水凝膠的電阻以階梯狀的趨勢(shì)增加，其電阻值在應(yīng)變保持過程中呈現(xiàn)出穩(wěn)定的平穩(wěn)期，表明其具有優(yōu)異的電穩(wěn)定性. 在拉伸形變達(dá)到300%時(shí)，相對(duì)電阻值的變化約為300%. 當(dāng)外力逐漸撤除時(shí)，樣條的相對(duì)電阻值變化與拉伸過程保持一致. 此外，進(jìn)行不同比例的循環(huán)拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)，電阻在水凝膠的不同比例形變下快速響應(yīng)，每個(gè)循環(huán)電阻的變化程度基本保持一致，表明水凝膠形變依賴的電阻變化具有很好的穩(wěn)定性和可重復(fù)性(圖4(c)和4(d)). 將AC gel與發(fā)光二極管(LED)燈串聯(lián)成電路. 水凝膠從原始狀態(tài)逐漸拉伸至1000%形變過程中，燈泡隨著水凝膠的拉伸逐漸亮度變暗(圖4(e)和電子支撐信息視頻S1).

  

Fig. 4  The series conductivity measurements of AC gels. (a) The conductivity changes of AC gel with different AgNWs contents; (b) The changes of relative electric resistance for AC gel on different tensile strains; (c, d) The changes of real-time electric resistance for AC gel under cyclic stretching and compression tests; (e) AC gel is linked with a small bulb to form a circuit and the change of its brightness under different states of stretching deformation is observed.