基于离子导电水凝胶柔性传感器件的制备及性能研究

发布时间：2024-03-18 22:46

　　离子的迁移对于生物系统中的信号的传输和处理至关重要,由此激发了仿生可植入离子传导传感器的研究,用于在体内监测生理信号。尽管用于柔性传感器的导电弹性体复合材料取得了成功,但离子导电聚合物水凝胶仍具有透明,生物相容和对生物组织的机械适应性等优点,因此离子导电水凝胶是可植入传感器和设备的理想候选材料。本文主要以离子导电水凝胶为基础,制备了两种具有不同功能的水凝胶柔性传感器。一种为高强度高灵敏度的离子导电水凝胶柔性传感器,通过三重物理交联构建双网络水凝胶,制备的凝胶展现出色的机械性能(拉伸断裂强度0.47～2.7 MPa,断裂应变490～1400%)以及良好的离子电导率。高的应力应变灵敏度使得凝胶在人体运动信号检测以及压力分布等领域表现出色。另外一种为抗冻防失水黏附性的水凝胶传感器。以粘土交联剂,以PEG200与水的混合溶液为基础,聚合带有相反电荷的离子单体构建聚电解质水凝胶。制备的凝胶可通过静电作用对各种材质的表面形成黏附作用。PEG200通过与凝胶网络的相互作用显著增强凝胶的韧性,与此同时还赋予水凝胶在低温(≤0℃)和高温(≥30℃)环境下工作的能力,保持机械性能和电学性能的稳定性。两种类...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?（ａ）电容传感器阵列的制造过程和（ｂ）实物照片（比例尺，１厘米）；（ｃ）将１?ＭＰａ的压力施??加到传感器中央时，传感器电容变化显示的二维平面压力分布图（比例尺，２?ｍｍ）；?（ｄ）三明治结构??的ＰＤＭＳ／ＡｇＮＷ／ＰＤＭＳ纳米复合应变传感器的制造过程

轴向施加拉伸预应变然后释放，碳纳米管在此过程中产生类似于??弹簧的结构，赋予导电薄膜可拉伸性，可承受高达１５０％的拉伸应变，并在拉伸状态下??显示出高达２２００ＳＣＩＴ１－１的电导率。以此导电薄膜为电极，制备了?６４像素可压缩压力电??容传感器，具有出色的空间分辨率（如图ｌ．ｌａ....

图１．２细胞组织和普通电极材料的杨氏模量：常规电极材料比细胞组织要硬得多

华东理工大学硕士学位论文?第３页??水凝胶是一种具有高含水量以及三维网络结构的聚合物，为普遍存在于生活中的基??础材料，尤其在生物工程和医学领域有着广泛的研究和应用。通过调节聚合物种类，组??成以及聚合条件，可赋予水凝胶多功能性，譬如透明、高度的可拉伸性、导电性、自愈??合、黏附....

图１．４?（ａ）随机分散的ＣＮＴ；?（ｂ）使用ＤＥＰ将ＧｅｌＭＡ预聚物中的ＣＮＴ在［ＤＡ－ＨＯ电极上垂直排??列，然后通过施加紫外线使ＧｅｌＭＡ交联，持续１５０秒；（ｃ）保留在ＩＤＡ－ＩＴＯ电极上的Ｇｅｌ＼ｌＡ排列的??

华东理工大学硕士学位论文?第５页??有独特结构的分散体系的多种方法，以金属纳米颗粒为例Ｐｉ，主要有以下五种：１）在??纳米颗粒悬浮液中形成水凝胶；２）凝胶化后将纳米颗粒物理嵌入水凝胶基质中；３）在??预先形成的凝胶中形成反应性纳米颗粒；４）使用纳米颗粒进行交联以形成水凝胶；５）?....

图１．５导电聚合物及其电子导电机理??Ｆｉｇ．?１．５?Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ?ｐｏｌｙｍｅｒｓ?ａｎｄ?ｔｈｅｉｒ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ??

子设备的储备材料。但是，基??于导电聚合物的导电水凝胶提供了一种新型的聚合材料方案，可协同发挥这些有机聚合??物导体和水凝胶的优势％］。??ａ?私似?ｌＯ＾ＸｉＸＯ＾??Ｈ??Ｐｏｌｙ｛３，４－ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）?Ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ?Ｐｏｌｙａｎｉ....

本文编号：3931931