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 39

隨著科技的創(chuàng)新，導(dǎo)電水凝膠在人工皮膚、柔性可穿戴電子設(shè)備、智能機(jī)器人等領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)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(jī)械性能。然而，使用這些傳統(tǒng)聚合物所帶來(lái)的環(huán)境危害問(wèn)題又需要耗費(fèi)大量資金去解決。對(duì)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(lái)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(jié)構(gòu)限制了這類(lèi)材料的拉伸性和強(qiáng)度，極大地阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。

研究表明，電子/離子導(dǎo)電纖維素水凝膠(ICCHs)既解決了纖維素?fù)饺雽?duì)水凝膠力學(xué)性能的損害，又賦予了這類(lèi)材料適用于柔性傳感器的優(yōu)異導(dǎo)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?cè)谙冗M(jìn)生物界面材料領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。然而，理想的ICCHs應(yīng)是集優(yōu)異的自愈合性能、抗凍性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性等于一體的多功能材料。目前，材料科學(xué)領(lǐng)域采用“軟硬”相結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)多功能ICCHs的構(gòu)建。但在堿-尿素系統(tǒng)中尚難以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。隨著聚合物試劑的廣泛應(yīng)用，人們認(rèn)識(shí)到調(diào)控聚合物試劑的單體組成、官能團(tuán)結(jié)構(gòu)可以在堿-尿素系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多功能ICCHs的制備。聚離子液體(PILs)具有靈活的可設(shè)計(jì)性、導(dǎo)電性以及多功能性，是實(shí)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(lái)自陜西科技大學(xué)的張素風(fēng)、錢(qián)立偉團(tuán)隊(duì)通過(guò)聚離子液體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和“軟-硬”域構(gòu)建策略，實(shí)現(xiàn)了具有優(yōu)異電導(dǎo)率、自愈性、抗凍性、抗菌性以及長(zhǎng)期穩(wěn)定的聚離子液體功能化ICCHs的制備，考察了這類(lèi)材料在柔性傳感領(lǐng)域的應(yīng)用前景。研究提出的聚離子液體大分子功能化策略對(duì)于瓊脂糖和海藻酸鹽等可再生多糖也適用，能夠滿(mǎn)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(yīng)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(duì)人體運(yùn)動(dòng)、溫度和環(huán)境濕度進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，展現(xiàn)了其在可穿戴傳感領(lǐng)域的應(yīng)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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