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木质素-乙二醇改进的具有抗冻和抗溶胀性能的水凝胶作为水下运动监测的柔性传感器
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2024-09-30 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c05363
Xing Gao, Yutong Wang, Jie Wu, Zhenghao Xue, Chufan Yan, Hongchao Zhang, Yanan Wang, Ying Zhang, Minghao Jiang, Yanqiang Zhao
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导电水凝胶作为运动监测的柔性传感器具有巨大潜力。然而,由于高含水量水凝胶在低温和潮湿环境下的功能稳定性较差,它们的实际应用仍然受到限制。在本文中,合成了具有各种氢键相互作用的水凝胶复合系统。主要策略是将乙二醇 (EG) 和碱性木质素 (AL) 引入聚合物网络。除 EG 外,适量的 AL (2 wt %) 显着增强了水凝胶的抗冻性。此外,随着 AL 的引入,水凝胶的抗溶胀能力显著提高 (最佳溶胀率为 10%)。水凝胶在水中长期浸泡后,机械性能 (断裂伸长率 > 300%、拉伸强度 > 0.13 MPa)、抗冻性 (-25.88 °C) 和电导率 (0.18 S/m) 没有变化。值得注意的是,水凝胶传感器可以准确检测人类和水生生物在水中的运动。该传感器还组装到无线传感设备中,通过蓝牙技术传输信息,并显示相当于商用 Ag/AgCl 凝胶电极的肌电图信号。这种绿色、低成本和可持续的防冻和防溶胀水凝胶传感器在低温和水下传感应用中表现出巨大的潜力。
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