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    科學研究

    輕工學院張素風教授團隊在智能傳感領域發表系列成果

    2024-10-16 13:12 文、圖/輕工學院 張素風 點擊:[]

    近日,我校輕工科學與工程學院(柔性電子學院)張素風教授團隊在多功能傳感器設計及應用方面取得重要進展。相關成果發表在《SusMat》(IF=18.7)和《Advanced Fiber Materials》(IF=17.2)期刊上。

    利用天然生物質基離子導電水凝膠(ICH)構筑柔性電子產品是實現環境可持續性的有效途徑之一。然而,實現高強度、高韌性、導電性和多功能性的同時確保加工簡便性是極具挑戰的。團隊提出一種基于NaOH/尿素體系,聚離子液體(PIL)大分子功能化策略,以構建高性能和多功能的多糖基離子導電水凝膠(例如,纖維素ICH)。該策略中,“軟”(PIL鏈)和“硬”(纖維素主鏈)結構以及交聯網絡的動態共價和非共價鍵賦予水凝膠高機械強度(9.46±0.23 MPa 壓縮模量)、高拉伸性(214.3%)和韌性(3.64±0.12 MJ m-3)。由于PIL的導電性、設計靈活性和功能兼容性,水凝膠顯示出高導電性(6.54±0.17 mS cm-1)、自修復性(94.5±2.0%)、抗菌性、抗凍性、保水性和可回收性。此外,基于水凝膠的刺激響應特性,實現了多模式傳感(應變、溫度和濕度)。這種策略也被擴展到使用各種多糖(包括瓊脂、海藻酸鹽、透明質酸和瓜爾膠)制備水凝膠。該策略為生物質基水凝膠的設計及應用開辟了新的視角。

    研究成果以“Poly(Ionic Liquid) Functionalization: A General Strategy for Strong, Tough, Ionic Conductive, and Multifunctional Polysaccharide Hydrogels toward Sensors”發表在SusMat》上。博士研究生姚雪為本文第一作者,張素風教授錢立偉副教授為該論文的共同通訊作者。

    導電水凝膠因其可調的機械性能和穩定的導電性,成為柔性傳感器開發的重要基礎材料。在制備“綠色”、高性能柔性傳感器的過程中,源自天然纖維素的柔性水凝膠因其獨特的可再生、低成本、易改性和機械性能,其結構和功能設計正引起越來越多的關注。本團隊系統綜述了纖維素導電水凝膠的結構特征、材料構成和制備方法,重點討論了纖維素導電水凝膠的性能、增強策略和傳感特性之間的相關性。最后,對纖維素導電水凝膠目前面臨的挑戰及應用前景進行了展望。該工作以題為“Cellulose-Based Conductive Hydrogels for Emerging Intelligent Sensors”發表在《Advanced Fiber Materials》上。博士研究生姚雪為本文第一作者,張素風教授錢立偉副教授為該論文的共同通訊作者。

    文章信息:

    DOI: 10.1002/sus2.249

    https://doi.org/10.1007/s42765-024-00418-4

    (核稿:劉國棟 編輯:劉倩)

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