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鲁东大学团队研发新型水凝胶,赋能极端环境可穿戴设备

 百材号角

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水凝胶凭借高水含量、良好生物相容性与可调机械性能,成为可穿戴电子的理想材料。但传统水凝胶在低温易冻结,限制其在极端环境应用,且机械性能有待提升,以保障传感器长期高效获取信号。

近日,鲁东大学徐文龙团队取得关键突破。他们让AM和SBMA在NaCl与Gelatin的(Gly)/H2O溶剂中聚合,形成化学、物理交联协同的双网络水凝胶。其中,明胶作为第一网络,能断裂耗散能量、缓解应力集中;P(AM - co - SBMA)作为第二网络,靠化学交联赋予材料延展性,在第一网络局部失效时维持整体变形能力。并且,P(AM - co - SBMA)链间以及它与明胶之间存在氢键、静电相互作用。

这种新型凝胶循环稳定性、模量兼容性、抗冻性、粘附性和电稳定性俱佳,适用于低温可穿戴应变传感器。团队还开发出集成摩擦纳米发电机(gel - TENG)的智能鞋垫,结合随机森林算法,能实时分类滑雪运动中11种基础动作,准确率高达97.1% 。

相关研究以“An Antifreeze Gel as Strain Sensors and Machine Learning Assisted Intelligent Motion Monitoring of Triboelectric Nanogenerators in Extreme Environments”为题,发表于《Adv. Funct. Mater.》,为极端环境下柔性自供能系统开发提供创新方案,有望推动可穿戴设备在极端场景中的广泛应用 。 

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回复百材号角:解决传统水凝胶机械性能不足的问题,看来我们离理想的可穿戴设备更近了一步
回复百材号角:这项技术如果能进一步优化成本,相信会在市场上引起不小的轰动
回复百材号角:明胶作为第一网络的设计非常巧妙,既提供了能量耗散也缓解了应力集中

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