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韦德1946bv1946:刘瑞远教授课题组与合作者NanoEnergy: 多功能水凝胶用于生物传感

发布者:金霞发布时间:2022-05-30浏览次数:10



 

  随着个人医疗监测和人机交互系统的日益更新,目前,新一代的柔性电子设备受到人们越来越多的关注。相比之下,水凝胶基电子器件能将生物与电子领域良好的结合,确保了良好的灵活性、便携性、粘附性与完整性。可穿戴的凝胶多模式传感器可以容易的贴附在皮肤表面,同时收集人体运动的物理和生理信号,对新型可穿戴电子设备的设计与制造产生极大的吸引力。但是,目前报道的水凝胶体系很难兼顾各种性能需求,综合性能不能满足实际应用。

  本工作将具有优异导电性能的PEDOT:PSS引入生物基γ-PGA水凝胶系统中成功制备了一种兼具高粘附性、自修复、导电性能和生物相容性的γ-PGA/PEDOT:PSS水凝胶,并用于人体活动监测。以复合水凝胶为基材设计了一种接触响应式的摩擦纳米发电机,在人机交互领域表现出潜在的适用性。该研究成果以 “Highly adhesive and self-healing γ-PGA/PEDOT:PSS conductive hydrogels enabled by multiple hydrogen bonding for wearable electronics”为题发表在《Nano Energy》上。论文的共同第一作者为韦德1946bv1946科研助理张晨阳以及日本信州大学博士研究生王明序,通讯作者为扬州大学高强副教授、高春霞副研究员和韦德1946bv1946刘瑞远教授。

  多模式水凝胶基传感器优异的性能表现主要得益于:1)引入的PEDOT:PSSPGA形成大量的动态氢键,实现了水凝胶的快速自修复。(2PGA良好的黏附能力为水凝胶传感器提供了极佳的皮肤贴合特性。(3)由PEDOT:PSS 构建的稳定电荷通道,极大地增强了水凝胶的导电网络与传感灵敏度。

 

水凝胶性能。(a)黏附性能的展示, (b)与不同材料界面的黏附力,(c-d )生物相容性展示。

 

 

摩擦纳米发电机 (TENG) 触觉传感器。(a)TENG示意图, (b)TENG在单电极模式下的工作原理, (c) 触觉传感器的示意图显示了TENG通过摩斯密码进行通信, (d-e)通过1MΩ电阻器接地的TENG的输出电压(d)和电流(e), (f)触觉传感器通过摩斯密码进行通讯。

 

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.106991


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