应用于多种应用场景柔性水凝胶传感器问世

发布时间：2023-10-28 11:30:34 所属栏目：动态来源：互联网

导读： 　　安徽理工大学材料科学与工程学院的青年教师张晓勇，致力于解决普通的水凝胶在力学性质上的不足，无法实现多场景多种应用的问题，制备出一种具有抗冻防干、表面粘附力强、力学性能原位可

　　安徽理工大学材料科学与工程学院的青年教师张晓勇，致力于解决普通的水凝胶在力学性质上的不足，无法实现多场景多种应用的问题，制备出一种具有抗冻防干、表面粘附力强、力学性能原位可调的功能水凝胶材料，并将这种材料组装成柔性应变传感器，根据特定的机械性能要求可实时监测人体运动。相关研究成果日前发表于《ACS应用材料与界面》杂志。

　　导电性水凝胶在电子皮肤和柔性可穿戴传感器领域有着广泛的应用前景。然而，常规水凝胶的机械性能表现单一，无法实现多场景的多种应用，导致一种水凝胶往往只能适用于某一种特定的使用环境。因此发展一类机械性能原位可调的水凝胶，以满足其在不同环境下的应用，仍是一个亟待解决的关键科学问题。

　　“水凝胶的机械性能在很大程度上取决于分子链间相互作用力与交联密度之间的关系，因此可以通过调控其网络密度的策略实现其机械性能的原位调节，基于锆离子和羧基在室温下可以形成金属配位特征，锆离子可以作为‘ 分子链开关’来实现水凝胶的网络密度调控，根据以上思路可以为本项目提供理论指导。”张晓勇向《中国科学报》介绍。

　　在这次的研究里，一群研究人员包括张晓勇在内提倡通过把L-dopa 3，4-双氧苯基-L-proline（一种类似药品的物质）与磷酸乙酸树脂结合并在水中加入锆离子的方法来制作凝胶。通过控制配位效应调节离子在聚合物链上的原位聚集状态，从而原位改变水凝胶的机械性能。L-Dopa的儿茶酚基团赋予水凝胶对皮肤和设备界面(包括潮湿和干燥环境)的高粘附性。

　　“我们研究发现，通过加入与水分子结合能力更强的功能材料葡萄糖，可以限制水的蒸发和在低温条件下的结晶性能，在零下35摄氏度至零下65摄氏度的宽温度范围内所制水凝胶展现出优异的环境稳定性，持续时间高达60天。”张晓勇说。

　　进一步，研究人员将这种功能水凝胶组装成一种柔性的应变传感器，它能够根据具体的机械性能需求来监测人体的行为动作。张晓勇说，“这一特性为未来的可穿戴技术和个性化的医疗监测领域带来了新的可能性。他希望通过自己的努力，让更多人了解这项技术。”

（编辑：温州站长网）

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