1导电水凝胶的应用 1)柔性应变传感器 结合了水凝胶良好的生物相

爱洛姆佳佳 2024-12-11 11:25:25

1 导电水凝胶的应用 1) 柔性应变传感器 结合了水凝胶良好的生物相容性、高可拉伸性以及与天然软组织的结构相似性的特点和导电材料的导电性使导电水凝胶成为了柔性应变传感器的热门材料。 为了使基于导电水凝胶的柔性应变传感器克服实际应用中的恶劣条件,研究者们开发出了具有不同功能的导电水凝胶,如可抵御低温条件避免在零下温度环境中冻结的抗冻导电水凝胶,可粘 附在衣服及皮肤上的自粘附导电水凝胶以及为了提高传感器耐久性的自愈合导电水凝胶。 常用的获得具有抗冻性能导电水凝胶的方法是向水凝胶网络中引入有机溶剂或者抗冻剂,常见的抗冻剂有乙二醇(EG)和甘油,Wu等人提出了一种以甘油/水作为二元溶剂透明、长期稳定、高导电性的明胶/NaCl有机水凝胶(GNOH),基于GNOH的可穿戴传感器可以定量准确的检测人体运动,具有在应变范围在0-200%之间时灵敏度为2. 5的高灵敏 度,在-20℃的温度下也能保持良好的导电性,电导率为0. 4S/m。 2 )超级电容器 随着对清洁和可再生能源转换和储存的需求日益增加,开发环境友好型高功率储能技术成为了急需解决的问题,超级电容器又称为电化学电容器,具有高功率密度、快充放电速率和长循环寿命的特点,随着柔性电子设备的快速发展,可拉伸,压缩以及弯曲的柔性超级电容器是用来进行存储和回收能量的理想电源。 制造柔性超级电容器的关键在于设计合适的电极和电解质,近年来,导电水凝胶的可拉伸性,导电性和易加工性表现出成为柔性超级电容器电极材料的巨大前景。 Wang等人采用超快溶剂交换将水溶性离子液体引入两性离子水凝胶,设计了一种高强度双网络聚两性离子电解质,把水溶性离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIM-BF4)引入到由盐响应性两性离子 PAS(P(AAm-VBIPS))片段和抗溶胀PVA网络组成的双网水凝胶中。 通过调整单体的进料比增强了凝胶电解质的机械性能,而且由于两性离子链段和离子液体的结构组合,合成的两性离子凝胶基电解质具有高离子电导率,还可以耐受极端温度处理,在-60~50℃的温度之间能保持稳定的电化学性能,基于该两性离子电介质组装的超级电容器在0. 5mA/cm2条件下展现高电容比为227. 7mF/cm2和高能量密度为32μWh/cm2。 2 小结 导电高分子水凝胶具有导电高分子和水凝胶的双重性能,是一种柔性电子材料。目前,可以通过单组分或共聚的方法制备导电高分子水凝胶,通过改变氧化剂、掺杂剂或者交联剂改变水凝胶的性能。将来制备的导电高分子水凝胶,将在改善在苛刻条件下抗冻、抗干、 抗溶胀等方面深入研究,提高导电高分子水凝胶的相容性和低炎症反应性也需要进一步研究。 爆料

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