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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，人們對可穿戴和可拉伸多功能傳感器的興趣迅速增長。傳感元件必須準(zhǔn)確地檢測外部刺激，以擴(kuò)大其作為傳感器的適用性。然而，傳感器的自修復(fù)和對目標(biāo)物體的粘附一直是開發(fā)這種實用和多功能設(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級博士研究生周玲童和2020級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運動產(chǎn)生的物理和機(jī)械變化轉(zhuǎn)換為電信號，實現(xiàn)對人體醫(yī)療保健的實時監(jiān)測。研究團(tuán)隊通過在海藻酸鈉包被的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)測裝置，有望應(yīng)用于各種人體活動及心電監(jiān)測等領(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，即使在動態(tài)運動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)。海藻酸鹽通過其羧基與Ga離子的配位，在LM納米顆粒周圍形成微凝膠殼。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?；贚M提供的高效電通路，水凝膠表現(xiàn)出應(yīng)變敏感性，能夠檢測各種人體運動和心電圖監(jiān)測。
該制備方法簡單、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)測方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
來源：傳感器專家網(wǎng)
