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川大金勇教授團(tuán)隊(duì) CEJ：雙重?zé)犴憫?yīng)型多功能離子導(dǎo)電水凝膠用于多級信息加密和可視化監(jiān)測
2022-12-23  來源：高分子科技

  盡管目前熱響應(yīng)材料取得了一定的進(jìn)步，但開發(fā)具有可調(diào)節(jié)的多重溫度響應(yīng)型導(dǎo)電水凝膠，并用于交互式可穿戴設(shè)備仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。


  鑒于此，川大金勇教授團(tuán)隊(duì)通過無機(jī)鹽調(diào)控策略，構(gòu)建了一種新穎的、可調(diào)控的雙溫敏型離子導(dǎo)電水凝膠(DTICH)。該水凝膠巧妙地整合了低溫敏感的十二烷基硫酸鈉(SDS)和高溫敏感的聚(N-異丙基丙烯酰胺)PNIPAm基聚合物。由于同離子效應(yīng)和鹽析效應(yīng)，通過控制NaCl濃度，DTICH水凝膠首次實(shí)現(xiàn)了在0-18℃ (Tk)和37-80℃ (LCST)范圍可調(diào)節(jié)的雙溫度響應(yīng)。與此同時，由于無機(jī)鹽和溫敏物質(zhì)之間高效的協(xié)同作用，該水凝膠還被賦予了良好的拉伸性(>900%)、粘附性(粘附強(qiáng)度>30 kPa)、抗凍性(-40℃)和多級加密等功能特性。此外，DTICH水凝膠還可以通過相對阻力和透明度的變化靈敏地感知外界機(jī)械和溫度刺激，可用于實(shí)時監(jiān)測人體運(yùn)動和溫度。該研究為設(shè)計(jì)和制造高性能的人機(jī)交互設(shè)備和智能可穿戴產(chǎn)品開辟出了一條全新的道路。 


圖1. 雙溫敏型離子導(dǎo)電水凝膠(DTICH)的制備過程及應(yīng)用。 


圖2. 雙溫敏型離子導(dǎo)電水凝膠(DTICH)的鹽調(diào)控行為。 



圖3. DTICH水凝膠的雙溫度響應(yīng)行為及機(jī)理。 


圖4. DTICH水凝膠用于多級信息加密。 


圖5. DTICH水凝膠的黏附和防凍功能。 


圖6. DTICH水凝膠的應(yīng)變和溫度-電信號響應(yīng)能力。


圖7. DTICH水凝膠在智能傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。


  相關(guān)研究成果以“Dual thermo-responsive multifunctional ionic conductive hydrogel by salt modulation strategy for multilevel encryption and visual monitoring”為題，發(fā)表在國際著名期刊《Chemical Engineering Journal》上。四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生白龍為本文第一作者，其導(dǎo)師金勇教授為通訊作者。該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。


  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722065639

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