聚苯胺导电水凝胶基柔性应变传感器的制备

以蒙脱土改性聚丙烯酰胺水凝胶为基底,通过苯胺预渗透方法制备聚苯胺浓度梯度分布的聚苯胺/改性蒙脱土/聚丙烯酰胺（PANI/DCM/PAM）导电水凝胶（PDPG）,重点考察力学性能和应变传感性能。结果表明：壳聚糖改性蒙脱土的分散液稳定性明显提高;苯胺预渗透5 s、脱水5 h所得PDPG水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率分别达到194 kPa和685%;改变苯胺预渗透时间可以调控PDPG水凝胶的导电性能和传感性能;当应变为0~400%时,PDPG水凝胶的灵敏度（GF）最高值为7.02。基于PDPG导电水凝胶的柔性应变传感器能够实现对人体全尺度运动的监测,并具有很好的循环稳定性。     

乙基纤维素电纺纤维调控PDMS/CNT柔性复合材料性能的研究

研究了乙基纤维素(EC)电纺纤维调控PDMS/CNT柔性复合材料的力学和电学性能.结果表明,引入电纺EC纤维后,PDMS/CNT柔性复合材料的拉伸强度从1.73 MPa提高至3.97 MPa,断裂应变由86.56%提高到115.00%,韧性由0.61 MJ·m^-3提高到1.58 MJ·m^-3;有缺口PDMS/CNT柔性复合材料的拉伸强度从0.34 MPa提高至1.57 MPa,断裂应变由18.85%提高到27.54%,韧性由0.04 MJ·m^-3提高到0.27 MJ·m^-3;导电电阻由550 kΩ下降至228 kΩ,导电性上升.基于EC电纺纤维调控的PDMS/CNT复合材料组装的应力传感器灵敏度和循环稳定性获得了有效提升,引入1 wt%EC电纺纤维后,柔性应力传感器的灵敏度从0.341 kPa^-1提高至4.922 kPa^-1,提升了14倍,引入电纺EC纤维后的传感器循环电阻变化率曲线变得相对更加规整,异常波动更小.     

不同材料导电纱线针织柔性传感器的传感性能

为满足集成针织柔性传感器的智能无缝内衣对于传感性能的要求,结合提花添纱编织技术,采用不同导电纱线作为原材料制备了不同传感区尺寸的针织柔性传感器.通过定伸长拉伸试验考察了针织柔性传感器的电阻-应变关系及重现性,并采用正交试验分析了影响传感器灵敏系数的因素.结果表明,当针织柔性传感器的应变小于15%时,不同线密度的镀银锦纶丝、镀铜锦纶丝针织柔性传感器的电阻与应变均呈线性关系,其重现性良好,适宜作为编织针织柔性传感器的导电材料.影响镀银锦纶丝传感器灵敏系数的显著性因素依次为:镀银锦纶丝线密度、横列数、横列数与纵行数的交互作用,在设计传感区尺寸时,横列数比纵行数更为重要.含铜腈纶纱和含铜腈纶/涤纶混纺纱针织柔性传感器的电阻与应变只在小应变(≤2%)时才能满足线性关系,因此不能作为导电材料用于针织柔性传感器的编织.     

超弹性自修复导电水凝胶的制备及性能

为了延长导电水凝胶的使用寿命，基于席夫碱动态共价键的构建机理，在硼砂（BORAX）和氯化锂（LiCl）混合溶液中，采用丙烯酰胺、 N-2-氨基乙基丙烯酰胺盐酸盐（AEAM）和N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺（ASI）通过一步法制备了一种具有自修复功能的导电水凝胶，并对该水凝胶的红外、力学、导电等性能进行了表征。结果表明水凝胶内部形成了席夫碱结构；通过调整各组分质量比，水凝胶的断裂伸长率最高可达1 495.2%，拉伸强度最高可达328.9 kPa，电导率可达3.11 S/m，表明水凝胶具有较好的自修复功能。     

CD-PAM/CMC-Eu3+水凝胶的制备及其发光性能研究

水凝胶因其具有优异的可拉伸性、出色的韧性以及与皮肤的紧密贴合而备受关注.然而，对其发光性能的研究鲜有报道.因此，本工作利用碳点(CD)作为掺杂剂采用一锅自由基聚合法制备出了CD-PAM/CMC发光水凝胶.同时，通过浸渍法将Eu³⁺进一步引入到CD-PAM/CMC发光水凝胶内部，实现了对水凝胶发光性能的可控调节.结果表明：CD的引入不仅能够提高水凝胶的强度而且使水凝胶的荧光强度高于CD溶液的本身；研究进一步发现，当CD的质量分数达到0.2%时，其荧光性能达到最佳.另外，通过调节CD与Eu³⁺的比例能够实现对水凝胶发光颜色的可控调节，同时有希望合出能够发白光的水凝胶.为未来冷光源的开发与应用提供一个思路.     

高透明度和高强度的纳米粘合水凝胶贴片用于组织粘附（英文）

本研究旨在设计和制备一种具有优异机械性能和生物相容性的双层结构壳聚糖水凝胶粘合贴片,并借助纳米粘合策略评估其组织粘附性能。以物理交联构建坚韧的壳聚糖水凝胶作为背膜,随后通过原位光交联制备粘合剂水凝胶层,形成一体化的壳聚糖水凝胶粘合贴片。利用纳米胶水促进贴片与基底之间的纳米粘合。表面活化的二氧化硅纳米颗粒作为类似于纳米胶的界面连接器,促进水凝胶与基底的结合,以建立水凝胶贴片与生物组织之间的粘附关系。分析结果显示,水凝胶贴片在体外对生物组织的粘合能量为282 J/m²,爆破压力为450 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。该贴片具有4.3 MPa的拉伸强度、65%的断裂伸长率和3.82 kJ/m²的断裂韧性,具有出色的机械性能。此外,这种基于纳米粘合剂的壳聚糖水凝胶粘合贴片具有高透明度和优异的生物相容性,有望在组织修复和药物输送等多个生物医学领域得到应用,为临床外科手术的发展提供坚实的材料基础。     

热塑性聚氨酯导电无纺布的制备与应变响应性能

以热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane, TPU)为主要原料，通过熔喷纺丝技术制备TPU无纺布.配制不同质量浓度的多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs)分散液对TPU无纺布进行功能化修饰，用于制备TPU/MWCNTs导电无纺布.通过绝缘电阻测试仪、热失重分析仪、扫描电子显微镜和拉伸应变响应度分析TPU/MWCNTs导电无纺布的结构与应变响应性能.结果表明：MWCNTs均匀、牢固附着于TPU/MWCNTs无纺布，形成高效、稳定的导电网络；随碳纳米管质量浓度增加，TPU/MWCNTs导电无纺布的导电性能变好；MWCNTs的引入提高了TPU/MWCNTs导电无纺布的热稳定性；当MWCNTs质量浓度为3 mg·mL^-1时，TPU/MWCNTs导电无纺布的应变灵敏度最高；随着应变幅度增大，导电无纺布的应变响应度增强；经过10个循环拉伸作用后，TPU/MWCNTs导电无纺布的应变响应度达到稳定的响应状态，表现出良好的可回复性和可重复性，在柔性传感器和智能可穿戴领域具有光明的应用前景.     

AgNWs/MXene增强的柔性多孔压阻传感器的制备与性能研究

随着物联网、人工智能等技术的兴起,柔性压阻传感器在人工触觉、健康监测、仿生电子皮肤等领域具有广阔的应用前景.目前柔性压阻传感器的灵敏度和稳定性与实际应用还存在一定的差距.本文中以AgNWs和MXene为导电材料,以具有良好生物兼容性的明胶为聚合物基体,采用冷冻干燥法制备一种多孔蜂窝状的AgNWs-MXene/明胶压阻传感器.测试结果表明所制备的柔性压阻传感器在0～14 kPa压强范围内具有3个线性响应区,在4～9 kPa压强范围内灵敏度最高,为116 kPa^-1.该传感器的响应时间最快可达1.79 s,且对人体脉搏跳动及肢体的运动状态具有良好的压阻敏感特性,表明实验所制备的柔性压阻传感器在柔性可穿戴电子器件领域具有良好的应用前景.     

BMIMPF6/PVDF-HFP/DEC/EC复合GPE制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法,选用聚(偏氟乙烯-共六氟丙烯)(PVDF-HFP)作为基底材料,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF₆)作为导电介质,碳酸二乙酯(DEC)和碳酸乙烯酯(EC)作为增塑剂.成功制备了一种BMIMPF₆/PVDF-HFP/DEC/EC复合凝胶聚合物电解质(GPE-BPDE).通过扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)以及电化学测试研究了GPE-BPDE材料的结构和电化学性能,结果表明,GPE-BPDE具有良好的热稳定性(分解温度达300℃)、优异的电导率(组装的电容器比电容达187.12 F·g^-1).     

PVA/PAAm水凝胶人工血管材料及其血液相容性

利用生物医用水凝胶具有良好的生物相容性、弹性及结构稳定性等特点,设计并编织了一种PET管道,以增强PVA/PAAm水凝胶人工血管材料的力学性能,并表征其血液相容性。研究结果表明,该增强水凝胶人工血管(reinforced hydrogel vascular graft,RHVG)属于不溶血、不凝血材料,抗血小板和其他血细胞黏附性能优异,能够延长凝血时间。当RHVG的拉伸应变为50%时,其拉伸应力可达到(273.28±15.08)kPa。RHVG的缝合线固位强力为(2.65±0.33)N。在10.64～15.96kPa(80～120mmHg)测试条件下,其动态径向顺应性为(4.58±0.76)%/13.3kPa,是商用e-PTFE人工血管的5.1倍。研究结果为进一步开发综合性能优良的水凝胶人工血管产品提供了新思路。     

高韧性ALG-Ca/PAM双网络水凝胶的制备与表征

分别以海藻酸钙和聚丙烯酰胺为刚性和柔性凝胶网络制备具有良好力学性能的双网络水凝胶.在刚性海藻酸钙(ALG-Ca)网络形成过程中,络合在EDTA中的Ca2+缓慢释放后与海藻酸中古罗糖醛酸(G单元)络合形成离子交联而得到均匀的海藻酸钙凝胶,丙烯酰胺(AM)在少量化学交联剂作用下共价交联形成柔性凝胶网络(PAM).考察了两个网络的相对含量和交联程度对水凝胶的力学性能的影响.结果表明,采用缓慢释放钙离子的方式,当ALG/AM质量比为0.2,BIS/AM质量比为0.002,Ca2+/COO-摩尔比为0.6,凝胶的力学性能最佳.     

基于银纳米粒子/聚酰胺酸复合结构的柔性应变传感器

随着人们对柔性电子设备的需求不断增加,如何制备高性能的柔性应变传感器引起了学界的广泛关注,但至今柔性应变传感器很难兼顾高灵敏度和宽应变范围。为解决上述问题,采用聚合物金属化的方法制备了基于银纳米粒子(Ag nanoparticles, Ag NPs)/聚酰胺酸(polyamic acid, PAA)复合结构的柔性应变传感器,用于同时监测细微扰动和宽应变的情况。其敏感层为将Ag NPs嵌合于PAA内的复合薄膜,所制备的Ag NPs/PAA应变传感器的最高灵敏度为10.96,应变范围为1%～11%。通过8 000次拉伸/释放测试,结果表明该传感器具备高耐久性和高稳定性。所制备的多组传感器在相同的制备工艺下,表现出较好的一致性和可重复性。     

体外透皮递送SPE的CMC/CS/Ca2+复合水凝胶及其抗氧化活性研究

像大豆肽(SPE)这样的肽类物质在药物靶向治疗和诊断等方面有着重要作用，但它们难以抵抗胃部极低的pH环境以及离子障碍，因此难以通过口服的方式进行递送。透皮递送系统可避免胃液的障碍，将药物递送到血液中。文中通过冻融循环成功制备了负载SPE的羧甲基纤维素/阳离子淀粉/Ca²⁺(CMC/CS/Ca²⁺)复合水凝胶，以克服透皮递送过程中皮肤角质层对水溶性SPE渗透的障碍。颗粒电荷分析(PCD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)以及流变结果表明，CMC、CS及Ca²⁺之间产生了化学和物理交联作用，形成了稳定的复合水凝胶，且SPE与CS、Ca²⁺间产生的相互作用使其力学性能可满足透皮递送的要求；扫描电子显微镜(SEM)和比表面积测试(BET)结果表明，这些复合水凝胶内部具有多孔洞的三维网络结构。复合水凝胶的含水率均高于95.63%，在25℃下持续25 min后其保湿率仍在97.34%以上，所有复合水凝胶均在120 min内快速溶胀，在720 min时平衡溶胀分数可达636.23%，说明该复合水凝胶对水具有高度的...     

壳聚糖/β-甘油磷酸钠水凝胶 与显影剂的体外实验研究

目的通过体外实验探讨显影剂对于壳聚糖/β-甘油磷酸钠水凝胶性能的影响.方法在壳聚糖/β-甘油磷酸钠水凝胶中加入不同的显影剂:泛影葡胺(康瑞),碘帕醇(碘必乐),碘克沙醇(威视派克),研究显影剂对凝胶化的动力学、机械性能、析出时间的影响,以寻找与壳聚糖/β-甘油磷酸钠水凝胶栓塞脑动静脉畸形相匹配的最佳显影剂.结果壳聚糖/β-甘油磷酸钠水凝胶具有良好的生物相容性、温度敏感性、高黏度的优点,加入一定浓度的显影剂没有妨碍温敏性壳聚糖水凝胶的形成,适合栓塞注射.结论 20%威视派克与壳聚糖/β-甘油磷酸钠混合后成胶时间适中,适合脑动静脉畸形栓塞注射.     

交联NFC/PVA水凝胶的制备及对重金属吸附研究

使用戊二醛做交联剂,将羧基化的纳纤化纤维素(NFC)与聚乙烯醇(PVA)通过化学交联,制备出含羧基的NFC/PVA复合水凝胶,对水凝胶进行了红外光谱、扫描电镜、热重分析、含水率等表征,研究了NFC/PVA复合水凝胶对重金属离子的吸附性能。结果表明,水凝胶内部呈多孔结构,PVA的加入提高了水凝胶的热稳定性,戊二醛交联增强了水凝胶的机械强度,交联剂用量为2%时,复合水凝胶对重金属离子的吸附效果最好。     

基于高透明、可拉伸离子凝胶的多功能传感器

采用自由基聚合法,将单体3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐(DMAPS)、丙烯酸(AA)与离子液体1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺([EMI][DCA])在紫外光下一步法制备离子凝胶。利用傅里叶红外光谱(FTIR)对离子凝胶的结构进行表征,采用热失重分析仪(TGA)和差示扫描量热仪(DSC)进行热学性能表征,利用电子万能试验机测试其力学性能,并通过数字万用表与LCR数字电桥分别测试离子凝胶的应变和压力传感性能。结果表明:合成的离子凝胶表现出高透明度、高拉伸性(断裂伸长率约为650%)和高离子电导率(约为1.31mS/cm)的特点;通过循环拉伸和压缩试验表明该离子凝胶具有良好的弹性;离子凝胶作为电阻式传感器,对不同应变的传感表现出高灵敏度和稳定性,由该离子凝胶构建的电容式传感器能够有效地感知压力。     

高强度PAM/PVA互穿网络水凝胶的合成

以聚丙烯酰胺(PAM)为基体,聚乙烯醇(PVA)为增强体,采用两步水溶液聚合法合成具有较高机械强度的PAM/PVA互穿网络水凝胶.研究PVA、交联剂用量对PAM/PVA互穿网络水凝胶拉伸强度及伸长率的影响,探讨水凝胶的应力松弛及析出PVA对水凝胶的增韧机理.实验表明,制备的互穿网络水凝胶具有较高的机械强度和韧性,最高拉伸强度为2.4 MPa,伸长率为3 000%.最后,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及X-射线衍射(XRD),对PAM/PVA互穿网络水凝胶的结构与形貌进行表征.     

ATRP法合成梳形结构的HPEG/PMA和HPEG/PAA

采用原子转移自由基聚合(ATRP)法聚合甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)和丙烯酸甲酯(PMA), 生成低分子量梳形结构的低聚物HPEG/PMA. 经Fourier红外光谱
(FT-IR)和核磁共振氢谱(¹H NMR)对其结构特征基团进行分析, 确认合成了目标产物. 对HPEG/PMA进行凝胶渗透色谱(GPC)测试, 结果表明, ATRP法制备的梳形HPEG/PMA分子量为7.7×10³, 分布系数为1.11, 具有优异的可控性. 梳形HPEG/PMA经V(乙醇)∶V(水)=1的NaOH溶液水解, 得到梳形结构甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸(HPEG/PAA)低聚物.     

高力学性能及高导电性的防冻有机水凝胶电解质

由于水凝胶电解质的力学性能差且水在低温下会结冰,限制了水凝胶电解质在储能器件和电子导体方面的应用。加入大豆分离蛋白,以丙烯酰胺和甲基丙稀酰乙基磺基甜菜碱为单体,在二甲基亚砜/H₂O的混合溶液和氯化锂的存在下,通过自由基聚合制备了高力学性能、高导电性的防冻有机水凝胶。其具有良好的电导率(最高37.5 mS/cm)、良好的力学性能(最大应力69 kPa,最大应变762.5%)、优良的韧性和抗疲劳性能,对应变和温度具有良好的响应性、宽的传感窗口及稳定性,具有应用于传感器领域的潜力。另外,所制备的超级电容器在20 ℃和-20 ℃均表现出良好的电化学性能,20 ℃时,0.2 A/g电流密度下,超级电容器的比电容为62.1 F/g,5 A/g 的高电流密度下,比电容仍有30 F/g;同时具有良好的抗冻性能和循环稳定性,-20 ℃时,0.5 A/g电流密度下,超级电容器循环10 000圈后仍能保持20 ℃下容量的92%。     

基于g-C3N4-Et3N体系的双电位比率MIP-ECL传感器检测多巴胺

石墨相氮化碳纳米薄片(g-C₃N₄NSs)是一种优良的电化学发光(ECL)材料,在三乙胺(Et₃N)为共反应剂时,阳极和阴极都能产生ECL信号,而多巴胺(DA)对其阳极信号产生猝灭作用,但不影响阴极信号.利用这一特点,结合分子印迹聚合物(MIP)技术,构建了一种检测DA的双电位比率MIP-ECL传感器.首先将掺杂有多壁碳纳米管(MWCNTs)的g-C₃N₄NSs固定在玻碳电极(GCE)上,然后以DA作为模板分子,邻苯二胺(O-PD)作为功能化单体,通过电化学聚合法引入MIP膜,洗脱模板分子后的传感器对DA具有特异性识别能力,利用DA对传感器阴阳极信号不同的影响作用,实现了对DA的高选择灵敏检测.传感器对DA的线性响应范围为1.0×10^-10～3.0×10^-7 mol·L^-1,检出限(LOD)为0.063 nmol·L^-1(信噪比S/N为3),与非比率法相比,比率法的重现性得到了明显提高.