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【西北農(nóng)林科技大學(xué)：具有超拉伸性、自粘附性及自愈合與高靈敏的導(dǎo)電水凝膠傳感器】 近年來(lái)，人們對(duì)可穿戴和可拉伸多功能傳感器的興趣迅速增長(zhǎng)。傳感元件必須準(zhǔn)確地檢測(cè)外部刺激，以擴(kuò)大其作為傳感器的適用性。然而，傳感器的自修復(fù)和對(duì)目標(biāo)物體的粘附一直是開(kāi)發(fā)這種實(shí)用和多功能設(shè)備的主要挑戰(zhàn)。 近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)化藥學(xué)院王進(jìn)義教授團(tuán)隊(duì)在《Analytical Chemistry》發(fā)表了題為“Liquid metal-doped conductive hydrogel for construction ofmultifunctional sensors"的研究論文，化藥學(xué)院2019級(jí)博士研究生周玲童和2020級(jí)博士研究生李元昌為共同作者，王進(jìn)義教授為通訊作者。多功能柔性傳感能夠?qū)⑸眢w運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的物理和機(jī)械變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體醫(yī)療保健的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)在海藻酸鈉包被的LMNPs膠體懸浮液中原位聚合丙烯酸，發(fā)展了一種具有超拉伸性、自粘附性及自愈合與高靈敏等特性的新型導(dǎo)電水凝膠，并分別構(gòu)建了溫度與呼吸傳感、應(yīng)變傳感、壓力傳感、及心電監(jiān)測(cè)裝置，有望應(yīng)用于各種人體活動(dòng)及心電監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
在本研究中，制備了一種由液態(tài)金屬(LM)、海藻酸鈉(SA)和聚丙烯酸(PAA)組成的水凝膠(LM-SA-PAA)，該凝膠具有超拉伸性、良好的自愈合、自粘性和高靈敏度傳感能力，即使在動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)中也能使傳感器與皮膚之間的保形接觸。水凝膠優(yōu)異的自愈性能源于其雙重交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，包括物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
PAA羧基與鎵離子相互作用形成的物理交聯(lián)為水凝膠提供了可逆的自主修復(fù)性能，而共價(jià)鍵為水凝膠提供了穩(wěn)定而強(qiáng)大的化學(xué)網(wǎng)絡(luò)。海藻酸鹽通過(guò)其羧基與Ga離子的配位，在LM納米顆粒周?chē)纬晌⒛z殼。除了提供特殊的膠體穩(wěn)定性外，海藻酸鹽外殼具有足夠的極性基團(tuán)，確保水凝膠粘附在不同的基底上。基于LM提供的高效電通路，水凝膠表現(xiàn)出應(yīng)變敏感性，能夠檢測(cè)各種人體運(yùn)動(dòng)和心電圖監(jiān)測(cè)。
該制備方法簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)，可用于低成本制備多功能傳感器，在人機(jī)界面兼容和醫(yī)療監(jiān)測(cè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
來(lái)源：傳感器專(zhuān)家網(wǎng)
