研究人员生产防冻剂的水凝胶,耐疲劳的,自愈

一个研究小组最近发表了一篇论文工业和工程化学杂志》上证明制备的自愈、含量和防冻剂的超分子水凝胶可伸缩的传感器使用一个简单的一步到位的方法。

研究:健壮的、耐疲劳、自我修复和防冻剂离子导电超分子水凝胶的可穿戴柔性传感器。图片来源:Anastasiya Shatyrova / Shutterstock.com

背景

可伸缩/柔性传感器为不同的应用程序越来越多地引起了人们的注意,如人机接口、柔软的机器人,和电子皮肤。现有的柔性传感器组成的导电材料和绝缘弹性体矩阵显示增强灵敏度小的菌株。欧洲杯足球竞彩然而,这些大型传感器不敏感菌株由于兼容性差和渗流网络。

离子导电水凝胶被广泛的研究为有效灵活的传感器由于其生物相容性、韧性和灵活性。例如,离子导电聚丙烯酰胺/琼脂/氯化锂double-network水凝胶可穿戴传感器成功合成2.2 MJ / m³韧性,延长1680%,0.22 MPa抗拉强度。

然而,离子导电水凝胶组成的化学交联网络不适合实际的遥感应用时具有较低的能量耗散,韧性和机械强度。含量遥感对可穿戴电子设备和机械性能是至关重要的。

传感器的失败后返回初始状态变形由于几个连续的紧张会导致减少使用寿命,不敏感的反应,和不稳定的导电性。此外,物理损坏传感器可以完全停止运转由于疲软的自愈能力。

在hydrogel-based传感器,水在较低温度下可以形成冰晶,从而使传感器呆板,使他们失去他们的感知能力和柔软。因此,合成hydrogel-based离子导电传感器具有特殊属性仍然是一个巨大的挑战。

盐析被认为是一个重要的方法来提高水凝胶的力学性能。例如,健壮的聚(乙烯醇)(PVA)水凝胶被冻结和浸泡水凝胶的合成食盐(氯化钠)。然而,浸泡方法可以繁琐和耗时。

这项研究

在这项研究中,研究者合成一种新型的biosystem-inspired完全物理交联离子导电聚(丙烯酰胺N-hydroxyethyl) (PHEA) / PVA /生理盐水(PHEA / PVA /生理盐水)超分子水凝胶可以作为灵活的高性能传感器使用一个简单的一步到位的方法基于多重氢键相互作用和盐析效应。

PVA、氯化钠、单体头脑和2-hydroxy-4”——(2-hydroxyethoxy) 2-methylpropiophenone /发起人利用作为研究的起始原料。欧洲杯足球竞彩最初,PVA粉末加热在95^oC为1.5 h在磁搅拌溶解完全。生理盐水与PVA混合粉在搅拌过程中为0.5 h。引发剂和单体被添加到好解决方案。

随后,合成混合物注入一个正方形玻璃模具一毫米垫片和辐照在紫外线照射下8 W强度和波长365 nm h执行photo-initiated聚合得到PHEA / PVA /生理盐水超分子水凝胶。

在每个试验中,PVA的浓度维持在10 wt %在水中,当引发剂的浓度保持在一个单体的摩尔%。水的头脑和氯化钠浓度是固定在10-40 wt %和0 - 14 wt %,分别。PHEA / PVA和PHEA水凝胶也使用相同的合成方法比较。

拉曼光谱、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、动态流变测试,扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热法(DSC)进行了合成样品的表征。

研究人员还进行了机械测试使用WSM万能试验机100毫米/分钟拉伸速度在室温和100 N的加载单元和传感和电气测试。传感测试涉及人类活动监测评估水凝胶的自愈传感能力。

观察

自愈、健壮、含量和防冻物理交联PHEA / PVA /盐离子导电超分子水凝胶的灵活的可穿戴传感器使用温和的一步合成法合成成功。

单体通过氢键形成头脑self-crosslinked物理交联网络/结构和氢键相互作用形成共价键的PVA长链。PVA链是氯化钠盐析的纠葛,这提高了PHEA / PVA /生理盐水凝胶的力学性能。

这些物理交互赋予PHEA / PVA /生理盐水超分子水凝胶与1028年J / m²撕裂能量,0.51 MPa的抗拉强度,休息两分钟后自动恢复85%和99%休息30分钟后没有外部刺激,更高的耗散能量,和良好的自愈性能和抗疲劳强度。

盐离子强度提高抗寒性、导电性和长期体重水凝胶的稳定性。PHEA / PVA /生理盐水hydrogel-based柔性传感器还演示了防冻和高度稳定,含量,敏感的传感性能。

此外,应变传感器具有优良的自愈性能和耐久性由于其优异的机械和肌肤保水性能。不同的人体生理活动和运动,如手指、手腕,手肘弯曲,也多次和敏感的传感器检测到。

综上所述,本研究的结果表明,传感器基于防冻剂、自愈,含量离子导电超分子水凝胶可以轻松使用的可穿戴电子设备在一个广泛的范围内操作温度或即使设备物理损坏。

从AZoM: icp痕量金属分析

源

秦,G。陈问。康,Q。等。健壮的、耐疲劳、自我修复和防冻剂离子导电超分子水凝胶的可穿戴柔性传感器。工业和工程化学杂志》上2022年。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S1226086X22004221?via%3Dihub

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