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聚乙烯醇/聚乙烯亚胺基双网络导电复合水凝胶的制备及传感应用

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聚乙烯醇(PVA)基导电水凝胶在人体健康监测、软机器人、柔性可穿戴电子设备等领域的研究受到广泛关注.本工作将聚吡咯@聚多巴胺纳米粒子(PPy@PDA NPs)分散在聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯亚胺(PEI)预凝胶溶液中,通过冻融循环法制备聚乙烯醇/聚乙烯亚胺/聚吡咯@聚多巴胺纳米粒子导电复合水凝胶(PPN).研究结果表明,PPN具有优秀的机械性能,其断裂应变为507%,最大拉伸强度为158.59kPa,对于皮肤有着良好的黏附性能,黏附强度为21.49 kPa,PPN最大电导率为0.28 S/m,并且具有优秀的生物相容性,通过ΔR/R0-t曲线证明该水凝胶可以用于检测人体运动信号与信号输入.PPN水凝胶在柔性传感领域有着良好的应用前景.
Preparation and sensing application of polyvinyl alcohol/polyethyle-nimine-based dual-network conductive composite hydrogels
Polyvinyl alcohol(PVA)-based conductive hydrogels have gained significant attention in various fields,such as healthcare monitoring,soft robotics,and flexible wearable electronic devices.In this study,we dispersed poly-pyrrole@poly-dopamine nanoparticles(PPy@PDA NPs)in a pre-gel solution of polyvinyl alcohol and polyethylenei-mine(PEI),and prepared a polyvinyl alcohol/polyethyleneimine/poly-pyrrole@poly-dopamine nanoparticle(PPN)conductive composite hydrogel via a freeze-thaw cycle method.The PPN hydrogel exhibited excellent mechanical properties,with a fracture strain of 507%and a maximum tensile strength of 158.59 kPa.It also exhibited strong adhesion to the skin,with an adhesion strength of 21.49 kPa.The PPN hydrogel demonstrated a maximum electrical conductivity of 0.28 S/m.Additionally,it showed excellent biocompatibility,and the ΔR/R0-t curve confirmed its capability to detect human motion signals and input signals.The PPN hydrogel holds great promise for applications in the field of flexible sensing.

hydrogelpolyvinyl alcoholpolypyrrolesensor

王子琦、向楚阳、钟彦庚辰、刘明杰、付如民、周蕾、谭帼馨

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广东工业大学轻工化工学院,广州 510006

华南理工大学材料科学与工程学院,国家人体组织功能重建工程技术研究中心,广州 510006

广州医科大学附属第三医院脊柱外科,广州 510145

水凝胶 聚乙烯醇 聚吡咯 传感器

国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金广东省自然科学基金

51932002U22A20160523115300762023A1515011039

2024

中国科学(化学)
中国科学院

中国科学(化学)

CSTPCD北大核心
影响因子:0.685
ISSN:1674-7224
年,卷(期):2024.54(7)