导电水凝胶的制备及应用研究进展

导电水凝胶是一类将亲水性基质和导电介质有机结合的新型水凝胶,具有较高的柔韧性、可调的力学性能和优异的电化学性能,在柔性电子设备等领域具有广阔的应用前景。本文综述了导电水凝胶材料的研究前沿和动态,介绍了导电水凝胶的分类及制备方法,讨论了导电水凝胶的结构设计与性能,重点阐述了导电水凝胶材料的应用研究进展,归纳了导电水凝胶材料面临的问题与挑战,并展望了导电水凝胶材料的发展趋势,指出采用天然可再生资源为原料开发具有高导电性、力学性能稳定、耐极端温度、生物相容性和生物可降解的导电水凝胶将成为下一步研究重点,同时优化柔性电子装置、提高器件输出稳定性也将成为重要的研究方向之一。导电水凝胶的制备及应用研究将促进柔性电子功能材料领域的快速发展。     

不同模式多功能柔性传感器研究进展

柔性传感器能够实现压力、应变、温度、湿度及气体等与人体健康相关信号多功能识别及监测,在可穿戴人工智能设备的开发中展现出巨大的应用前景。本文综述了具有多种模式监测功能的柔性电化学式传感器领域最新研究成果,包括双模式传感器、三模式传感器和多模式传感器;重点介绍了传感器实现多功能监测的途径和传感机理。研究表明,多模式传感性的实现方法主要包括结构设计和多功能材料制备两种。而基于先进功能材料(包括纳米金属、纳米碳及导电聚合物)和柔性基体材料(如水凝胶、气凝胶及弹性聚合物)所制造的柔性多功能复合材料可有效降低多模式传感器的复杂性。最后,对比并指出了不同类型的功能材料在制造多功能柔性传感器中的特点与优势,为多功能柔性传感器的研究提供借鉴意义。     

基于导电水凝胶的柔性应变传感器研究进展

导电水凝胶具有良好的电性能、机械性能、生物相容性等,在电容器、调制器、传感器等领域具有广阔的应用前景.本文对导电水凝胶的概述、传感机理及传感器的种类进行了综述.     

中国专利

一种具有高强度、高灵敏度的聚乙烯醇离子导电水凝胶制备方法本发明公开一种具有高强度、高灵敏度的聚乙烯醇离子导电水凝胶的制备方法。制备步骤为:(1)不同结晶次数的聚乙烯醇水凝胶的制备;(2)聚乙烯醇离子导电水凝胶的制备。本发明的优点在于:聚乙烯醇离子导电水凝胶含有大量氢键相互作用及盐析效应导致的高分子链缠结,因此,具有可调控的高机械强度。体系中含水量高,离子的定向移动使其具有快速应变响应性及高灵敏度,可以实现运动监测及语音识别等应用。     

用于柔性传感的双形状记忆MXene基水凝胶的制备及性能研究

兼具优良导电性和多重形状记忆多功能水凝胶柔性传感器的构筑极具挑战。通过分子设计采用自由共聚和冷冻-解冻法将MXene纳米片引入兼具温度响应的高分子聚乙烯醇和金属离子响应的聚丙烯酸网络中，制备了具有双重形状记忆的导电水凝胶并构筑了应变传感器。采用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射及傅里叶红外光谱等技术研究了该纳米片和复合水凝胶的形貌及结构，研究了MXene含量对该水凝胶力学性能、导电性能及形状记忆性能的影响规律。研究表明：MXene纳米片均匀分散在复合水凝胶中，且与水凝胶网络通过氢键交联，这不仅强化了该水凝胶的力学性能，而且提高了双重形状记性水凝胶的形状固定率。其中，复合水凝胶的抗拉强度提升至236.10 kPa，是纯水凝胶的7.3倍，对铁离子的形状固定率从69.44%增加至94.44%，对温度响应的形状固定率从63.89%增加至88.89%。该水凝胶传感器的信号在多次快速拉伸应变循环下表现出色的连续性和一致性，这为环境适应性柔性传感器的构筑提供了新思路。     

SA-Zn水凝胶的性能特点及应用

水凝胶可以用于组织工程的支架、药物输送的载体,光学和流体学的致动器,以及用于生物学研究的细胞外基质模型.其中,可伸缩离子导电水凝胶由于其特性,在运动监测仪器中广泛运用.本文主要综述了一种超拉伸可回收离子导电水凝胶SA-Zn的结构与特性和SA-Zn水凝胶的机械性能以及作为传感器在人体运动检测的应用.     

导电水凝胶的研究进展

导电水凝胶作为一种新型功能凝胶材料,受到了广大科研工作者的关注。本文总结了导电水凝胶的类型,分为聚电解质导电水凝胶、酸掺杂导电水凝胶、无机物填充导电水凝胶和导电高分子基导电水凝胶四大类。并综述其在柔性可穿戴电子产品、能源存储、能源转换及药物的可控释放等方面具有的应用前景。最后,对未来导电水凝胶的发展做了展望。     

细菌纤维素基水凝胶的制备及传感器应用进展

概述了细菌纤维素和水凝胶两种材料的优势,综述了功能性细菌纤维素水凝胶的制备及其功能化方法,介绍了原位合成法、异位合成法中的浸渍法、溶解再生法的原理、优缺点及相关研究进展。基于细菌纤维素水凝胶具有优异的机械性能、生物相容性、可降解性和可修饰性等诸多特性,总结了细菌纤维素基水凝胶在传感器领域的最新进展,包括应变传感器、pH传感器和热传感器、电响应传感器、湿度传感器。最后对细菌纤维素基水凝胶的发展前景进行了展望。     

3D打印可拉伸、自愈合型水凝胶的制备及应用研究

协同金属配位作用将含巯基线型聚合物链与一维导电无机银纳米线(Ag NWs)进行均匀复合，制备得到优异导电性纳米复合水凝胶，并对水凝胶微观结构及流变性能进行测试研究。结果表明，该复合水凝胶网络结构均匀，且有明显的剪切稀变行为，可以作为直接书写(DIW)打印的油墨。对3D打印凝胶构件的机械性能、自修复性能、电学性能进行了系统性研究，打印后的凝胶构件可实现优异的拉伸性(474%)和高断裂强度(0.96 MPa),且具有良好的室温自修复性能(修复效率为74.8%)。通过打印路径的设计，获得具有导电各向异性的凝胶构件。将打印构件应用于皮肤传感器，能够实时监测人体手指的运动状态。     

导电复合水凝胶的制备及性能测试

本文首先通过化学交联法制备聚乙二醇二丙烯酸酯-聚丙烯酰胺（PEGDA-PAAm）水凝胶修饰层，而后运用界面聚合法使导电聚合物聚吡咯（PPy）于水凝胶中聚合，则得到性能良好的导电水凝胶。选用316L不锈钢片为负载导电水凝胶的基底，制备掺杂药物地塞米松的水凝胶，通过电化学CV法刺激控制药物释放，实验结果表明，我们到了性能良好的药物释放体系。     

纳米纤维素基水凝胶的制备及其在传感器中的应用进展

随着国家“双碳”战略的提出，可持续、可再生的原材料正在受到广泛的关注。作为地球上分布广泛的天然资源，纳米纤维素具有可再生、可生物降解、较好的热稳定性等特性。纳米纤维素表面富含的羟基使其成为制备水凝胶的理想材料。重点介绍了几种热门的纳米纤维素基水凝胶的制备方法，及其在传感器中的应用。研究表明，目前纳米纤维素基水凝胶的制备已存在相对环境友好的生产方法，纳米纤维素基水凝胶的传感性能在力学性能、灵敏度、稳定性、回收率等方面表现出优于通过常规传统材料制备的传感器，在解决成本问题后具有广阔的使用前景。     

MXene复合水凝胶在柔性传感器中的研究进展

由于水凝胶在软电子、人机界面、传感器、致动器和柔性能量存储方面的潜在应用，最近它引起了极大的兴趣。当二维(2D)过渡金属碳化物/氮化物(MXenes)被纳入水凝胶系统时，得益于其亲水性、金属导电性、高长径比形态和广泛可调财产令人印象深刻的组合，它们为设计具有可调应用特定财产的MXene基软材料提供了激动人心的多功能平台。在这篇综述中，讨论了MXene复合水凝胶在柔性传感器，并对研究现状和应用进行了总结和归纳。     

可拉伸的PVA/CNC/NaCl导电水凝胶制备及柔性传感应用

基于柔性电子领域的发展需求,水凝胶因其可拉伸性和较好的生物相容性被认为具有很大的应用前景。以聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)作为基体,加入纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystal, CNC)作为增强填料,氯化钠(NaCl)作为电解质以提高水凝胶的电导率,采用30 kGy的γ辐照制备得到的水凝胶具有良好的力学性能(断裂伸长率421%、最大拉伸应力为68.9 kPa)和导电性能(电导率2.85 S/m),将PVA/CNC/NaCl水凝胶作为应变传感器,可应用于手指弯曲、手腕弯曲、手肘弯曲等人体部位运动状况检测,稳定性良好,并表现出较好的灵敏度,验证了该水凝胶的实用性并为其后续应用奠定基础。     

基于十二烷基衣康酸甘油酯的光电双响应传感器

该文制备了一种利用结构色水凝胶作为导电电极的光电双响应传感器。以十二烷基衣康酸甘油酯(DGI)、丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠(SDS)、氯化钠等为原料,通过双分子层自组装的方法,制备了结构色水凝胶。将这种结构色水凝胶与传统电容型传感器相结合,得到了光电双响应传感器。采用SEM、LCR数字电桥、拉力试验机、光纤光谱仪等对器件进行了结构、光学、电学及机械性能的表征。结果表明:传感器在拉伸状态(0～100%)和压缩状态(0～60.9k Pa)下,传感器的电容分别变化了31%和44%,其自身颜色在可见光光谱内可以动态可逆地从红色变化到紫色。经历15000次循环拉伸后,传感器性能依旧保持稳定。利用传感器颜色的刺激响应性,传感器在发生形变时,其表面可以清楚地显示出应变源的位置和形状,这样传感器在检测时就可以实现可视化效果。     

锂金属电池用阻燃凝胶聚合物电解质的制备与研究

传统的碳酸酯类液态有机电解液存在潜在的安全隐患,本文旨在开发一种阻燃凝胶聚合物电解质以改善锂金属电池的安全性。本文制备的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)阻燃凝胶聚合物电解质由于其本质安全、成本低廉、易原位聚合制备等优势,有望在锂金属电池中实现较为广阔的应用。     

电场敏感性壳聚糖水凝胶制备的研究进展

壳聚糖具有亲水性强、无毒、可降解及生物相容性好等优点,以其为主要原料所制备的电场敏感性水凝胶在传感器、可控药物释放、人工肌肉等领域具有广阔的应用前景。本文就基于壳聚糖的电场敏感性水凝胶的制备方法进行了综述,并对其发展方向进行展望。     

基于多酸复合物的电化学生物传感器在食品分析中的研究进展

多金属氧酸盐（POMs）具有结构和组成多样性的优点，在电化学生物传感器领域被认为是一类颇具前景的功能性阴离子电极修饰材料。通过将POMs与碳基材料、贵金属和金属有机框架等纳米材料复合形成多酸复合物，可以克服其导电能力差和比表面积小的缺陷，将进一步拓展POMs在电化学生物传感器领域的应用范围。该文综述了近年来基于POMs基复合物电化学生物传感器的构建方法，以及POMs基复合物在食品分析领域中的研究进展，并探讨了POMs基复合物未来的挑战和发展前景。将POMs基复合物制备与电化学生物传感器构建这两项技术不断融合将逐渐提升相关传感器的检测性能。     

温敏型分子印迹水凝胶的研究进展

近年来分子印迹技术发展迅速,以其高选择性、预定识别性等优点,在分离工程、化学传感器及模拟酶催化等领域均得到了广泛应用,但是其在水凝胶方面的研究却较少。将温敏水凝胶引入分子印迹技术制备温敏印迹水凝胶不仅能保持其特异识别性能,还赋予其对环境温度变化的响应性,使其对模板分子的识别具有温度可控性。本文简单介绍了温敏型分子印迹水凝胶的基本原理和制备方法,基于模板分子种类的不同,着重综述了温敏印迹凝胶在金属离子、有机小分子及生物蛋白方面的应用。同时对温敏印迹水凝胶的发展方向进行了展望,指出温敏印迹水凝胶将在物料分离、药物控释等领域表现出较好的应用前景。     

改性液态金属超弹纤维压力传感器的制备及性能研究

基于"预制件-热拉伸"法,以聚苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)和铜掺杂改性液态金属为原料,制备了改性液态金属超弹纤维压力传感器,并对其结构性能进行了表征.结果表明:改性液态金属超弹纤维压力传感器其纤维截面保持了预制件所设计的结构,包含一个改性液态金属通道和方形SEBS外壳,且该纤维外壳结构完整,无气泡、缺陷;其纤...     

液态金属印刷电子墨水研究进展

印刷电子是一种基于印刷原理的新兴电子增材制造技术,与传统电子加工方法相比,它在大面积、柔性化、个性化、低成本制造电子等方面具有无可比拟的优势。印刷电子所用的典型导电墨水通常分为三类:碳系、高分子及金属导电墨水,然而它们在打印后仍需借助高温后处理工艺,以进一步提升打印物及墨水的电导率及运行可靠性,步骤稍显繁琐;且由于相应纳米材料及墨水的配制较为复杂,也增加了使用的成本。液态金属作为一大类新出现的电子打印墨水,近年来正日益成为重要的研究领域,这种墨水具有电导率高、制备简单、无需后处理等独特优点。为推动这一方向的研究,本文评述了国内外围绕液态金属导电墨水物理化学性质的研究进展及对应的典型打印方法,并指出了进一步发展的方向。