亚洲免费成人av在线,久久激五月天综合精品,中文字幕乱码亚洲无线精品一区

天津大學李俊杰教授團隊 CEJ：各向異性導電水凝膠用于人體運動監(jiān)測和無線傳感

2023-03-05 來源：高分子科技

大多數(shù)制備的水凝膠由具有各向同性結構的均勻分布的聚合物鏈組成，而各向異性結構在自然界中更為常見。與傳統(tǒng)的各向同性水凝膠相比，各向異性水凝膠可通過機械拉伸結合配位交聯(lián)制備，基于其各向異性結構表現(xiàn)出各向異性的機械和導電性能，沿平行于拉伸方向表現(xiàn)出增強的應變傳感性能。同時，水凝膠傳感器還可以實現(xiàn)無線傳感。

近日，天津大學化工學院李俊杰教授和姚芳蓮教授報道了含MXene的各向異性水凝膠應變傳感器。作者選擇聚丙烯酰胺（PAAm）和海藻酸鈉（SA）作為雙網(wǎng)絡（DN）系統(tǒng)的組成部分，并將MXene納米片用作納米填料以增強水凝膠的機械性能和導電性。通過將PAAm-SA-MXene(PSM)水凝膠預拉伸到一定長度，然后SA與鋯離子(Zr⁴⁺)之間進行配位交聯(lián)，獲得了各向異性導電水凝膠(PSMZ)（圖1）。各向異性水凝膠表現(xiàn)出增強的機械和導電性能。該研究通過改變水凝膠的結構來增強水凝膠的應變傳感性能，為探索用于柔性電子應用的導電水凝膠開辟了一條新途徑。

圖1 各向異性PSMZ水凝膠的制備示意圖

PSMZ水凝膠截面的SEM圖，小角X射線散射（SAXS）中明顯的橢圓散射圖案及計算得到的取向度均證實了PSMZ水凝膠中具有明顯的各向異性結構。水凝膠平行于拉伸方向的應力為2.68 MPa，斷裂應變達到570%。沿平行拉伸方向（PSMZ_‖）的應力是沿垂直拉伸方向（PSMZ_?）的2.18倍，是各向同性水凝膠的1.46倍。PSMZ_‖水凝膠的彈性模量和韌性高于PSMZ_?水凝膠和各向同性水凝膠。PSMZ_‖水凝膠的電導率為0.096 S/m，是PSMZ_?水凝膠（0.058 S/m）的1.66倍，是各向同性水凝膠（0.072 S/m）的1.33倍（圖2）。

圖2 各向異性PSMZ水凝膠的結構及力學、導電性能

在加載-卸載循環(huán)中，拉伸應變可以轉化為穩(wěn)定的電信號。此外，在相同的拉伸應變下，水凝膠沿不同拉伸方向的相對電阻變化（ΔR/R₀）存在顯著差異。PSMZ_‖水凝膠在不同應變下的ΔR/R₀大于PSMZ_?水凝膠和各向同性水凝膠。在20%應變下600次循環(huán)的ΔR/R₀表現(xiàn)出良好的重復性。PSMZ_‖水凝膠顯示出卓越的綜合性能，具有2.68 MPa的高應力、570%的高應變、1.83 MPa的彈性模量、7.99 MJ/m³的韌性和高靈敏度2.83 (0-120%)、5.52 (120-300%)和7.44 (300-510%)（圖3）。

圖3 各向異性PSMZ水凝膠的的應變傳感性能

各向異性PSMZ水凝膠具有出色的傳感性能，應變傳感器可以貼合在人體不同部位上，如手腕、膝蓋、面部等。重復動作時，傳感器能夠傳遞出穩(wěn)定可重復的電信號，并且可以監(jiān)測面部表情的變化，應變傳感器還可以通過設備進行無線監(jiān)測（圖4）。含MXene的各向異性水凝膠傳感器在柔性可穿戴設備中具有廣闊的應用前景。

圖4 基于各向異性PSMZ水凝膠的應變傳感器的實際應用

該研究成果于2月24日在線發(fā)表于國際知名期刊Chemical Engineering Journal（DOI: 10.1016/j.cej.2023.142099）上。文章的第一作者為天津大學化工學院博士生郭丙炎，通訊作者為天津大學化工學院李俊杰教授和姚芳蓮教授。該工作得到2030科技創(chuàng)新重點項目(2021ZD0201600)和國家自然科學基金(31971250、U20A20261)、海河實驗室的資金支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142099

版權與免責聲明：中國聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章。刊物或媒體如需轉載，請聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請注明出處。

（責任編輯：xu）

【大中小】【打印】【關閉】

誠邀關注高分子科技

更多>>最新資訊

更多>>科教新聞

国产精品igao视频网网址不卡日韩,亚洲综合在线电影,亚洲婷婷丁香,黄色在线网站噜噜噜

誠邀關注高分子科技