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兰州大学吕少瑜教授/南华大学魏华教授AFM:水凝胶水下传感

关键词:导电水凝胶bet9十年信誉玩家科技

导读:该水凝胶具有高韧性、高压缩模量、高离子电导率以及抗溶胀性能(水中30天平衡溶胀比为9%)。基于该抗溶胀水凝胶开发了一种水下应变bet9十年信誉玩家,研究了其在水下运动监测领域的潜在应用。

导电水凝胶同时具备导电材料和柔性材料的特征,因而成为柔性可穿戴设备的首选材料之一。然而,其溶胀行为极大地限制了导电水凝胶在水环境中的应用。

最近,兰州大学吕少瑜教授团队在前期工作基础上(ACS Appl. Mater. Interfaces2019, 11,31393-31401;ACS Materials Lett.2020, 2, 1375-1380;ACS Appl. Mater.Interfaces2021, 13, 13629-13636 ),与南华大学魏华教授合作设计了一种抗溶胀导电水凝胶。该水凝胶具有高韧性(518 kJ/m3)、高压缩模量(8.12 MPa)、高离子电导率(4.58 S/m)以及抗溶胀性能(水中30天平衡溶胀比为9%)。基于该抗溶胀水凝胶开发了一种水下应变bet9十年信誉玩家,研究了其在水下运动监测领域的潜在应用。相关研究以“An Anti-Swellable Hydrogel Strain Sensor forUnderwater Motion Detection”为题发表在Advanced Functional Materials上。兰州大学硕士研究生任家渊为第一作者,魏华教授和吕少瑜教授为共同通讯作者,该研究得到了国家自然科学基金和甘肃省重点研发计划的支持。

该水凝胶bet9十年信誉玩家由聚乙烯醇(PVA)、甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱 (SBMA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)的共聚物组成。柔性PHEMA链提供的氢键可提高水凝胶对外力的抵抗,同时增强了其适应外界盐度和酸度变化的能力。冷冻/解冻形成的PVA微晶结构域作为无定形水凝胶网络的交联点,提高了水凝胶的机械强度。两性离子SBMA的引入提供了离子迁移通道,因而提高了水凝胶的电导率。同时,通过加入HCl,SBMA的磺酸基团质子化,阳离子之间的静电斥力导致水凝胶渗透压降低,从而抑制水凝胶的溶胀。该水凝胶在纯水和人工海水浸泡30天后平衡溶胀比分别为9%和13%。此外,水凝胶还能在不同溶剂和较宽的pH范围内保持抗溶胀,这对拓展其应用十分有利。在水中浸泡一天后,该水凝胶bet9十年信誉玩家仍表现出优异的传感性能(图1),这为实现水下传感提供了可能。作者进一步评估了该水凝胶应变bet9十年信誉玩家在水下运动监测领域的潜在应用,结果显示,该水凝胶bet9十年信誉玩家能够准确而可靠地识别水下运动信号(图2)。该研究为开发用于水下环境的水凝胶bet9十年信誉玩家提供了一种新的策略,且拓展了柔性可穿戴设备的应用领域。

 

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图1. 水凝胶bet9十年信誉玩家的电学性能及传感性能

 

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图2. 水凝胶bet9十年信誉玩家用于水下运动监测

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