天工大范杰/張青松/夏兆鵬 Mater. Horiz.：可用于冬季運動中的智能運動識別的耐寒、高拉伸性離子導電水凝膠
2024-03-22 來源：高分子科技
隨著社會的發展，人們對于健康和運動的關注度越來越高，因此智能運動監測設備也越來越受歡迎。然而，現有的傳統傳感器存在一些問題，比如在寒冷的冬季運動中易受到冰凍的影響，且易受微生物污染，這些問題限制了它們的實際應用。因此，研究一種具有抗凍性和高度可伸展性的新型傳感器材料，對于解決這些問題具有重要意義。
圖1. PCPAV水凝膠的合成機理以及交聯相互作用。
圖2. PCPAV水凝膠的機械性能、透明度和電導率
圖3. PCPAV水凝膠的防凍性和保水性
圖4. PCPAV水凝膠的抗菌性能
圖5. PCPAV水凝膠應變傳感器的傳感性能
圖6. PCPAV水凝膠應變傳感器監測大尺度關節運動
圖7. PCPAV水凝膠應變傳感器檢測微小肌肉運動以及用作書寫板和電子筆
總結展望：
在這項工作中，研究人員通過簡單的自由基聚合和隨后的凍融循環兩步過程成功制備了一種多功能PCPAV離子導電水凝膠。該水凝膠具有改善的機械性能，這是通過精心設計的網絡結構和相互作用來實現的。由PVA 鏈、CMC 鏈和 PAV鏈形成的半互穿網絡結構是改善水凝膠機械性能基礎。此外，多重交聯網絡結構，包括共價交聯網絡，多重氫鍵相互作用以及靜電相互作用也有助于提高水凝膠的機械性能。此外，水凝膠中由氫鍵和靜電作用組成的物理交聯網絡還賦予了水凝膠良好的自我恢復和抗疲勞性能。VBIMBr的引入是賦予PCPAV水凝膠多功能性的關鍵，包括出色的透明度（~92%）、高離子導電性（15.2 mS/cm），優異的抗菌活性，并且在-20°C的溫度下仍能保持柔韌性和導電性。特別是，PCPAV水凝膠還表現出寬工作范圍（0-800%）、高應變靈敏度（GF=3.75）、快速響應、長期穩定性和耐用性。PCPA水凝膠的上述優異特性使其有望應用于柔性水凝膠傳感器，用于健康監測、人體運動檢測、軟機器人、離子皮膚、人機界面和其他可穿戴電子設備。
原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/mh/d3mh02013d
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（責任編輯：xu）
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