中国科学(化学)2024,Vol.54Issue(7) :1107-1116.DOI:10.1360/SSC-2024-0038

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

Preparation and sensing application of polyvinyl alcohol/polyethyle-nimine-based dual-network conductive composite hydrogels

王子琦 向楚阳 钟彦庚辰 刘明杰 付如民 周蕾 谭帼馨
中国科学(化学)2024,Vol.54Issue(7) :1107-1116.DOI:10.1360/SSC-2024-0038

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

Preparation and sensing application of polyvinyl alcohol/polyethyle-nimine-based dual-network conductive composite hydrogels

王子琦 1向楚阳 1钟彦庚辰 1刘明杰 1付如民 2周蕾 3谭帼馨1
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作者信息

  • 1. 广东工业大学轻工化工学院,广州 510006
  • 2. 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
  • 3. 广州医科大学附属第三医院脊柱外科,广州 510145
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摘要

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.

Abstract

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.

关键词

水凝胶/聚乙烯醇/聚吡咯/传感器

Key words

hydrogel/polyvinyl alcohol/polypyrrole/sensor

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基金项目

国家自然科学基金(51932002)

国家自然科学基金(U22A20160)

国家自然科学基金(52311530076)

广东省自然科学基金(2023A1515011039)

出版年

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
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