1. 痛點問題
近年來基于離子導電型的凝膠材料受到廣泛關注,這類材料廣泛應用于可穿戴傳感器、仿生離子皮膚以及人機交互等智能醫療領域,特別是在開發快速響應的智能表皮生物電子器件方面發揮著越來越重要的作用。因此,獲得高度適形、自粘附、抗菌、室溫成型、可在生物組織上直接加工和成型的水凝膠-皮膚界面,是解決需求的關鍵。
2. 解決方案
基于這一需求,南京大學化學化工學院賈敘東教授、張秋紅副教授課題組將分子輪滑(聚輪烷)和離子液體引入到聚丙烯酸酯交聯網絡中,從而制備出一種兼具優異拉伸性、高回彈性的導電離子凝膠。
3. 競爭優勢分析
1) 具有優異的拉伸性(應變550%)和抗疲勞性能(50%應變下10000次循環拉伸裂紋幾乎不擴展),確保傳感器件能夠長期穩定的使用;
2) 選擇與基體相容性較好的離子液體[BMI]+[TFSI]-賦予了凝膠優異的導電性、粘附性,該離子凝膠在1 Hz至100 kHz范圍內具有良好的離子電導率(超過0.31 mS·mm-1);
3) 離子液體賦予分子輪滑中的環糊精更高的滑動自由度,從而降低能量耗散,使得離子凝膠表現出較低的滯后性;
4) 通過粘附性測試以及相關皮膚組織相容性測試,其粘附性滿足可穿戴健康電子器件的應用需求,同時良好的皮膚組織相容性也滿足在人體體表直接貼敷使用目的。
4. 發展研究
基于離子凝膠優異的延展性、低滯后性、粘附性和抗疲勞等特性,研究人員設計了一款無線控制的快速響應人機交互系統。其中低滯后性的離子凝膠作為柔性傳感單元,在采集手腕運動信號時,能夠實現較低的信號采集延遲,從而可以實現對微型小車的快速移動控制。
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