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聚離子液體用于制備傳感器用凝膠的研發(fā)

2025-02-17 13:57:15 sh默尼 26

隨著科技的創(chuàng)新，導電水凝膠在人工皮膚、柔性可穿戴電子設備、智能機器人等領域引起了廣泛關注。目前，水凝膠合成工藝中常使用聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酰胺(PAM)等傳統(tǒng)聚合物以賦予水凝膠良好的機械性能。然而，使用這些傳統(tǒng)聚合物所帶來的環(huán)境危害問題又需要耗費大量資金去解決。對此，一些研究選擇使用含量豐富、生物相容性高且可持續(xù)的纖維素來替代傳統(tǒng)聚合物，成功制備了綠色水凝膠軟材料。然而，纖維素固有的剛性和晶體結構限制了這類材料的拉伸性和強度，極大地阻礙了它們的實際應用。


研究表明，電子/離子導電纖維素水凝膠(ICCHs)既解決了纖維素摻入對水凝膠力學性能的損害，又賦予了這類材料適用于柔性傳感器的優(yōu)異導電性。此外，ICCHs與皮膚、肌肉和心臟等人體組織的良好生物相容性使得它們在先進生物界面材料領域具有應用前景。然而，理想的ICCHs應是集優(yōu)異的自愈合性能、抗凍性和長期穩(wěn)定性等于一體的多功能材料。目前，材料科學領域采用“軟硬”相結構來實現(xiàn)多功能ICCHs的構建。但在堿-尿素系統(tǒng)中尚難以實現(xiàn)這一目標。隨著聚合物試劑的廣泛應用，人們認識到調(diào)控聚合物試劑的單體組成、官能團結構可以在堿-尿素系統(tǒng)中實現(xiàn)多功能ICCHs的制備。聚離子液體(PILs)具有靈活的可設計性、導電性以及多功能性，是實現(xiàn)堿-尿素系統(tǒng)下高性能和多功能可穿戴傳感器制備的理想材料。

基于此，來自陜西科技大學的張素風、錢立偉團隊通過聚離子液體結構設計和“軟-硬”域構建策略，實現(xiàn)了具有優(yōu)異電導率、自愈性、抗凍性、抗菌性以及長期穩(wěn)定的聚離子液體功能化ICCHs的制備，考察了這類材料在柔性傳感領域的應用前景。研究提出的聚離子液體大分子功能化策略對于瓊脂糖和海藻酸鹽等可再生多糖也適用，能夠滿足多種生物基柔性電子材料的制備。此外，研究者考察了由該策略制備的Cell-P(A8-co-P2)10%水凝膠在生物傳感方面的應用。由于電阻隨溫度等環(huán)境因素的改變而變化，該傳感器可對人體運動、溫度和環(huán)境濕度進行準確監(jiān)測，展現(xiàn)了其在可穿戴傳感領域的應用潛力。

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sus2.249

原文作者：

Xue Yao, Sufeng Zhang, Ning Wei, Liwei Qian, Hao Ding, Jingtao Liu, Wenqi Song, and Sergiu Coseri

DOI: 10.1002/sus2.249


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