大多數(shù)的導電水凝膠通過模型法制成二維薄膜或者三維立體材料，這種成形方法導致聚合物鏈中的分子常處于無序狀態(tài)，因此導電性和彈性回復能力差，應用受限。如果導電水凝膠能夠被制成高取向的纖維材料，它的機械性能和導電性能將會得到很大的改善。然而，導電聚合物的有序排列可存在于微米級固態(tài)纖維中，在肉眼可見的纖維尺寸中卻很難實現(xiàn)。制備高取向性的導電水凝膠纖維仍是一項挑戰(zhàn)。

蜘蛛絲是在自然環(huán)境下從蛋白質溶液中紡絲而成，蜘蛛絲的分級結構和獨特的紡絲過程是其獲得優(yōu)良性能的關鍵。蜘蛛絲是一種半結晶蛋白聚合物，在這種聚合物中，富含丙氨酸的結晶區(qū)被甘氨酸非晶態(tài)區(qū)作為連接劑連接起來。另一方面，溶液紡絲法由于簡單易操作被廣泛用于聚合物纖維的制備。

由此受到啟發(fā)，中國科學技術大學馬明明教授等人介紹了一種簡單的制備導電水凝膠纖維的方法，他們選擇了一種成本較低的聚電解質聚丙烯酸鈉（PAAS）作為紡絲材料，通過向溶液中加入鹽或少量溶劑來改變聚合物的構象，賦予PAAS良好的可紡性。后續(xù)的紡絲過程和牽伸過程使聚合物PAAS分子鏈高度有序排列。

PAH和MAPAH纖維的制備過程

研究發(fā)現(xiàn)，在水和二甲基亞砜(DMSO)的混合液作溶劑時，可以很容易地從類似凝膠的溶液中提取粗細均勻的PAAS纖維長絲。纖維中的水在空氣中蒸發(fā)，富集了纖維中的不良溶劑DMSO，引發(fā)快速相變，繼而形成直徑和長度可調的聚電解質水凝膠(PAH)纖維。通過觀察可知，PAH纖維與蜘蛛絲類似，呈串珠結構，性能優(yōu)異。同時，為改善其防水性能，通過涂覆聚丙烯酸甲酯（PMA）防水層，形成具有核-殼結構的PMA-PAAS水凝膠纖維（MAPAH纖維）。

值得注意的是，耐水性MAPAH纖維具有很高的拉伸強度(5.6MPa)和韌性(斷裂伸長率為1200%)，在較大的拉伸變形中可快速回彈 (<30s)，而且電導率高(2Sm-1)，具有良好的抗凍性能。作為一種高性能、低成本的可拉伸導電纖維，MAPAH纖維將為下一代基于紡織材料的可拉伸電子設備的設計提供研究方向，具有重要應用價值。

MAPAH纖維的力學、導電和耐凍性能