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當(dāng)前位置(zhì)：首頁技(jì)術(shù)文章上海(hǎi)騰(téng)拔質(zhì)構(gòu)儀助力(lì)杭州(zhōu)電(diàn)子科(kē)技大學發表(biǎo)關於有機水凝(níng)膠(jiāo)的(dí)國際期刊論(lùn)文(wén)

上海(hǎi)騰拔(bá)質構儀助(zhù)力杭(háng)州電子科技大(dà)學(xué)發表關於有機水凝膠(jiāo)的(dí)國際期(qī)刊論文(wén)

更新時間(jiān)：2025-01-08

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近日，杭(háng)州(zhōu)電子科技大學電子信(xìn)息學(xué)院研究人(rén)員在國(guó)際(jì)期刊《Microchemical Journal》（中科院二區(qū)，影(yǐng)響因子(zǐ)IF=4.9）發(fā)表(biǎo)了題(tí)為"A PVDF-based organohydrogel for self-powered and anti-freezing sensor in electronic skin"的研究(jiū)性(xìng)論文(wén)。在該論(lùn)文中，研(yán)究人(rén)員(yuán)利用(yòng)上海騰(téng)拔Universal TA質(zhì)構儀用(yòng)於測(cè)定(dìng)有(yǒu)機水凝膠(jiāo)的(dí)機(jī)械性能和抗(kàng)疲(pí)勞(láo)性(xìng)能(néng)等(děng)指(zhǐ)標(biāo)。

上(shàng)海(hǎi)騰拔質(zhì)構儀助(zhù)力(lì)杭州電子科技大(dà)學發(fā)表關於(yú)有(yǒu)機(jī)水凝膠(jiāo)的國際期(qī)刊論(lùn)文

自(zì)供(gōng)電壓(yā)電傳感器(qì)能夠(gòu)有效解決電子皮(pí)膚(fū)的(dí)供(gōng)電問題(tí)。然(rán)而，製造出模量(liáng)與(yǔ)人類皮膚(fū)相似的柔(róu)性(xìng)傳(chuán)感器仍(réng)然頗(pō)具(jù)挑(tiāo)戰性。本(běn)文報道了一(yī)種基於聚偏(piān)氟乙烯（PVDF）的有機(jī)水凝膠(jiāo)作(zuò)為(wéi)電子(zǐ)皮(pí)膚(fū)用(yòng)壓電(diàn)傳感(gǎn)器(qì)。聚乙(yǐ)烯醇(chún)（PVA）構成主要(yào)網(wǎng)絡，促(cù)進(jìn)了 PVDF 中電(diàn)活(huó)性 β 相(xiāng)的(dí)形成，並確保了有(yǒu)機(jī)水凝膠(jiāo)傳感器的壓電(diàn)性能。聚丙(bǐng)烯酸（PA）通過(guò)與 PVA 形成(chéng)氫(qīng)鍵(jiàn)來(lái)增(zēng)強交(jiāo)聯密度(dù)和(hé)機(jī)械(xiè)性(xìng)能，同(tóng)時還充(chōng)當(dāng)膠凝劑(jì)以(yǐ)減(jiǎn)少(shǎo) PVA 結(jié)晶。此外(wài)，有(yǒu)機(jī)溶(róng)劑二甲(jiǎ)基亞碸（DMSO）被引(yǐn)入，為(wéi)傳感器(qì)賦(fù)予抗(kàng)凍(dòng)性(xìng)能(néng)。該有(yǒu)機(jī)水(shuǐ)凝膠在 100 次壓縮(suō)加載 — 卸載(zǎi)循環後(hòu)展現出(chū)優異(yì)的(dí)抗疲勞(láo)性能。而且，有(yǒu)機水凝膠壓(yā)電傳感器有著令人矚目的(dí)約 8 毫秒的響應時(shí)間以及 0-30N的(dí)寬壓力(lì)範圍。再(zài)者(zhě)，該壓(yā)電(diàn)有(yǒu)機(jī)水(shuǐ)凝膠表現(xiàn)出出色的抗凍(dòng)性(xìng)能，即便在低溫(wēn)下冷(lěng)凍 10 天之(zhī)後(hòu)仍能保留其機(jī)械(xiè)和(hé)壓電特(tè)性。基於 PVDF 的有機(jī)水(shuǐ)凝膠(jiāo)已(yǐ)被證(zhèng)實(shí)，在(zài)無(wú)需外部(bù)電(diàn)源(yuán)的情況(kuàng)下(xià)，對於人體(tǐ)運動(dòng)檢測有(yǒu)著重大(dà)的(dí)應(yīng)用(yòng)潛力。

機械(xiè)性能(néng)對(duì)於(yú)壓電(diàn)有機(jī)水(shuǐ)凝(níng)膠作(zuò)為傳(chuán)感器在電(diàn)子(zǐ)皮膚中(zhōng)的應用尤(yóu)為(wéi)重要(yào)。為了研(yán)究聚(jù)丙烯酸(suān)（PA）對有機(jī)水凝(níng)膠機械(xiè)性(xìng)能的影(yǐng)響，我們對(duì)含(hán)有(yǒu)不同聚丙烯(xī)酸(suān)含(hán)量的(dí)有機(jī)水(shuǐ)凝(níng)膠的(dí)彈(dàn)性性能(néng)進行(háng)了測試。在(zài)應(yīng)力(lì)-應變(biàn)曲綫圖中可以觀(guān)察(chá)到(dào)，PVA- PVDF_1.8 - PA_0.2 有機水(shuǐ)凝膠表(biǎo)現(xiàn)出(chū)較(jiào)低(dī)的(dí)抗壓能力，在受(shòu)到(dào) 45% 的(dí)壓(yā)縮(suō)應變時就(jiù)會(huì)發生(shēng)破裂(liè)。相比之下，PVA- PVDF_1.8- PA_0.5 展現(xiàn)出(chū)了更(gēng)強的(dí)機(jī)械性能(néng)，因為它能夠承受(shòu)高達 0.17 Mpa的(dí)應力而(ér)不會(huì)破裂(liè)。隨(suí)著PA含量從(cóng) 0.2 增加(jiā)到 0.5，有機水(shuǐ)凝(níng)膠的(dí)壓縮強度和模(mó)量(liáng)也隨之增加。這種(zhǒng)性能的改善歸因(yīn)於(yú)PA中羥(qiǎng)基(jī)所(suǒ)促成的眾(zhòng)多氫(qīng)鍵，這(zhè)些羥基(jī)會與PVA中的(dí)羥基(jī)發生物理(lǐ)交(jiāo)聯。這(zhè)些(xiē)增(zēng)強的(dí)分(fēn)子(zǐ)間(jiān)相互作(zuò)用顯(xiǎn)著地(dì)改善(shàn)了PVA- PVDF_X - PA_Y 型有(yǒu)機水凝膠(jiāo)的機械(xiè)性能。與(yǔ)PVA- PVDF_1.8 - PA_0.5 相(xiāng)比，PVA- PVDF_1.8 - PA_0.8 的抗壓強度有所下(xià)降(jiàng)，這表(biǎo)明隨著PA含(hán)量進一步增(zēng)加(jiā)，有(yǒu)機(jī)水凝膠的(dí)機械(xiè)性能出現(xiàn)了(liǎo)下滑(huá)。隨著PA過(guò)量增加，更多(duō)的氫鍵(jiàn)形(xíng)成，這(zhè)會減(jiǎn)少PVA內部分子間(jiān)的氫(qīng)鍵，進而導致(zhì)有機(jī)水凝膠(jiāo)的(dí)網絡(luò)結構變得(dé)疏(shū)鬆(sōng)。為(wéi)了(liǎo)進(jìn)一(yī)步探(tàn)究有(yǒu)機(jī)水(shuǐ)凝膠的(dí)機械耐(nài)久(jiǔ)性，我(wǒ)們(mén)對在(zài)應力測試中表(biǎo)現(xiàn)最佳(jiā)的(dí)PVA- PVDF_1.8 - PA_0.5 有(yǒu)機(jī)水(shuǐ)凝(níng)膠(jiāo)進行了循(xún)環加載(zǎi) — 卸載(zǎi)測試。PVA- PVDF_1.8 - PA_0.5 有機(jī)水(shuǐ)凝膠(jiāo)的機(jī)械穩(wěn)定性和抗(kàng)疲勞(láo)性能(néng)十分出色，這從其(qí)經(jīng)過 100 次循環(huán)後仍保持(chí)一致(zhì)的曲綫(xiàn)（疲勞(láo)測(cè)試(shì)）便(biàn)可得到證明。在 50% 的壓縮應(yīng)變下，該有(yǒu)機(jī)水(shuǐ)凝膠(jiāo)的(dí)應力曲綫在經過 100 次(cì)壓縮(suō)加(jiā)載(zǎi) — 卸(xiè)載(zǎi)循環(huán)後僅(jǐn)顯示出微小(xiǎo)的滯後(hòu)現象(xiàng)。