【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院與橡塑模具國家工程研究中心團(tuán)隊(duì)在柔性高分子復(fù)合傳感材料設(shè)計(jì)及應(yīng)用領(lǐng)域取得積極進(jìn)展。凝膠基傳感器因其柔性和易調(diào)節(jié)的功能性，是理想的人機(jī)交互媒介，但傳統(tǒng)的凝膠基傳感器存在兩個(gè)問題：一是長期使用易脫水失效；二是功能改造常以犧牲可回收性為代價(jià)，加劇了電子廢棄物污染。由于目前基于凝膠基傳感器可回收的機(jī)理缺乏針對(duì)性的研究，制備可簡(jiǎn)單回收同時(shí)兼顧生物相容性、傳感性、自愈性的可回收多功能凝膠傳感器仍面臨巨大挑戰(zhàn)。
針對(duì)以上問題，該團(tuán)隊(duì)通過引入可逆分子間作用力和動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵，制備了一種基于仿生學(xué)設(shè)計(jì)的全回收型多功能聚乙烯醇(PVA)基可逆物理交聯(lián)智能水凝膠傳感器(RMSHS)，展現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌性能和生物相容性，團(tuán)隊(duì)利用原位紅外分析法，通過改變溫度(30 ℃-150 ℃)模擬了回收過程，探究了溫度擾動(dòng)下RMSHS的分子間相互作用力變化。利用二維相關(guān)紅外光譜分析技術(shù)2 Dcos，分析了升溫過程中分子間作用力的變化，追蹤并揭示了在升溫過程中RMSHS體系中氫鍵和硼酸脂鍵的轉(zhuǎn)變過程及先后順序，闡釋了體系的可回收機(jī)制。RMSHS可直接貼合人體皮膚用于醫(yī)療康復(fù)訓(xùn)練。結(jié)合無線傳輸技術(shù)和Python編程，RMSHS可通過手勢(shì)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。其可回收設(shè)計(jì)可使失效的水凝膠可通過簡(jiǎn)單步驟“復(fù)活”，避免了電子垃圾的產(chǎn)生。RMSHS可推廣至其他遠(yuǎn)程控制平臺(tái)，滿足大規(guī)模、多場(chǎng)景的應(yīng)用需求，為理想的可持續(xù)人機(jī)交互媒介設(shè)計(jì)提供了新思路。
相關(guān)成果以“Eco-Friendly Multifunctional Hydrogel Sensors Enabled Sustainable and Accurate Human-Machine Interaction System”為題發(fā)表在材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Advanced Materials》上。鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為第一單位，材料學(xué)院2022級(jí)碩士研究生趙彥龍為第一作者，翟威副教授、代坤教授和北京航空航天大學(xué)潘曹峰教授為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國博士后科學(xué)基金和河南省優(yōu)秀青年科學(xué)基金等基金的支持。
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