网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

鲁东大学《CES》:石墨烯@PPy复合水凝胶,用于柔性传感器

0
分享至



1成果简介



自愈合水凝胶在柔性可穿戴设备领域具有广泛的应用潜力。本文,鲁东大学魏凯、柏良久 教授等在《Chemical Engineering Science》期刊发表名为“Self-healing, tough hydrogels with long-lasting moisture and extreme temperature tolerance and application for flexible sensors”的论文,研究通过Ritter反应同时还原和功能化石墨烯氧化物(GOs),随后在还原石墨烯氧化物(rGOs)表面进行吡咯的氧化聚合,从而制备出功能性纳米复合材料(rGOs@PPy)。该rGOs@PPy展现出优异的电化学性能,确保了水凝胶的电导率,可用于柔性传感器的开发。

rGOs@PPy水凝胶具有卓越的力学性能(应变可达1000%)和显著的自愈合能力(约85%),这归因于可逆的非共价键相互作用。此外,这些水凝胶还具有多个显著优势,包括高灵敏度(响应时间约为191毫秒)和宽广的操作温度范围(-20至45°C)。值得注意的是,该复合水凝胶可用于构建可穿戴应变传感器,能够监测关节运动及微弱脉冲。这些传感器可生成对应于不同运动的信号,且在多次运动循环后信号仍保持近乎稳定。凭借卓越的灵敏度、高识别能力和相对稳定性,这些柔性传感器展现出广阔的应用前景。

2图文导读



方案1. (a) Fabrication of rGOs@PPy; (b) self-healing mechanism and anti-freezing of rGOs@PPy-hydrogels.



图1. TEM images of (a) GOs, (b) rGOs, and (c) rGOs@PPy; (d) FTIR spectra of GOs, rGOs, and rGOs@PPy; (e) Raman spectra of GOs, rGOs, and rGOs@PPy; (f) TGA curves of GOs, rGOs, and rGOs@PPy.



图2. (a) XPS wide-scan spectra of GOs, rGOs, and rGOs@PPy; XPS high resolution spectra of C 1s of (b) GOs, (c) rGOs, and (d) rGOs@PPy.



图3. (a) Stress–strain curves of rGOs@PPy-hydrogels with different amounts of Fe(III); (b) with different amounts of rGOs@PPy; (c) with different volume ratios of glycerin; stress–strain curves of rGOs@PPy-hydrogels (d) with or (e) without glycerol at different temperatures; (f) with different healing times.



图4. (a) The strain sweeps measurements of original rGOs@PPy-hydrogels; (b) modulus changes of recovered rGOs@PPy-hydrogels after the 1000 % strain deformation (t = 300 s, γ = 1 %); (c) dynamic strain amplitude cyclic test for rGOs@PPy-hydrogels (γ = 1 % or 400 %. Alternating time intervals was 13 s); (d) the FTIR spectra of rGOs@PPy-hydrogels (The above hydrogels were all prepared with rGOs@PPy = 10 mg; FeCl3·6H2O = 6.0 mg; GV% = 12.5 %).



图5. Self-healing process images of hydrogels under light microscopy, (a) t = 0 min; (b) t = 30 min; (c) t = 60 min; (d) t = 100 min (Tests are operated at room temperature). The conductivity of different hydrogels (e) before and (f) after healing at room temperature.



图6. (a) Relationship between relative resistance change (ΔR/R0) and strain for rGOs@PPy-hydrogels sensor; (b) the sensor responded to loading–unloading of 20 % strain; (c) selected a sensing interval from 300 cycles; (d) response and recovery time for strain of the sensor; (e) resistance response of the sensor; (f) relative resistance change at −20 °C (20 % strain).



图7. rGOs@PPy-hydrogels sensor for detection of human motions. Immediate response of the sensor to (a) elbow flexion; (b) knee flexion; a slight movement of the human body (c) pulse, and (d) heartbeat; (e) the bending of the index finger; (f) the bending of the index finger before and after healing.

3小结

综上所述,成功制备了具有自愈合、耐用和保湿性能的rGOs@PPy水凝胶,适用于极端温度下的柔性传感应用。通过在rGOs表面聚合吡咯,合成了rGOs@PPy,从而提高了水凝胶的机械强度和导电性。甘油被引入与水形成二元溶剂。甘油与水之间的氢键确保了水分子在高温下被保留,并在低温下避免结冰,为传感应用提供了必要条件。添加Fe(III)优化了水凝胶的自愈合能力(效率85%)。此外,成功制备了具有高灵敏度(响应时间191毫秒)和宽工作温度范围(-20–45°C)的水凝胶传感器。鉴于这些优异特性,基于有机水凝胶的应变传感器在软机器人、可穿戴电子设备、电子皮肤和健康监测等领域具有广阔的应用前景。

文献:https://doi.org/10.1016/j.ces.2025.122312



来源:材料分析与应用

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
我国有上千万人做颈动脉超声!院士:做一次颈动脉超声,或管八年

我国有上千万人做颈动脉超声!院士:做一次颈动脉超声,或管八年

健康科普365
2026-01-08 09:59:43
“成都一高档小区被曝违建成风”后续 居民:违建已被叫停,但一直没见到情况通报

“成都一高档小区被曝违建成风”后续 居民:违建已被叫停,但一直没见到情况通报

极目新闻
2026-01-07 22:15:09
老家河南:一家五个孩子,其中四个离婚了,离婚理由都令人无法反驳

老家河南:一家五个孩子,其中四个离婚了,离婚理由都令人无法反驳

救赎之旅
2026-01-07 07:06:32
诸葛亮最不该害死这6员大将,哪怕留1个,10个邓艾也休想偷渡阴平

诸葛亮最不该害死这6员大将,哪怕留1个,10个邓艾也休想偷渡阴平

铭记历史呀
2026-01-08 07:07:21
姜文63岁晒肌肉照引热议!家里书房变健身房,书架上红彤彤全是奖

姜文63岁晒肌肉照引热议!家里书房变健身房,书架上红彤彤全是奖

娱圈小愚
2026-01-07 09:47:24
画火吴营村日入800万,却喂不饱村民贪婪!他要逃离,太寒心

画火吴营村日入800万,却喂不饱村民贪婪!他要逃离,太寒心

鋭娱之乐
2026-01-04 21:37:14
王大发揭司晓迪老底:倒贴范丞丞,勾搭屈楚萧,是撒谎惯犯

王大发揭司晓迪老底:倒贴范丞丞,勾搭屈楚萧,是撒谎惯犯

娱小北
2026-01-08 15:25:51
去年每平方千米伤亡78人!击中俄战略弹药库,两个乌军士兵的故事

去年每平方千米伤亡78人!击中俄战略弹药库,两个乌军士兵的故事

鹰眼Defence
2026-01-07 17:08:07
官宣,重返球场,西热力江正式上任,亮相新岗位,丁彦雨航助力

官宣,重返球场,西热力江正式上任,亮相新岗位,丁彦雨航助力

乐聊球
2026-01-08 11:00:43
斗智:乌克兰人的“无间道”战术

斗智:乌克兰人的“无间道”战术

近距离
2026-01-02 10:55:21
1985年,李讷带丈夫去买车,厂长盯着她的脸看了半天,死活不肯收钱,结果她接下来的举动,让在场所有人都红了脸

1985年,李讷带丈夫去买车,厂长盯着她的脸看了半天,死活不肯收钱,结果她接下来的举动,让在场所有人都红了脸

桃烟读史
2026-01-07 01:02:14
北约秘书长:格陵兰岛已准备好接收更多美军,我知道丹麦完全愿意

北约秘书长:格陵兰岛已准备好接收更多美军,我知道丹麦完全愿意

李健政观察
2026-01-08 09:33:30
杜致礼有多美?1956年和杨振宁旧金山留影,充满魅力比明星还漂亮

杜致礼有多美?1956年和杨振宁旧金山留影,充满魅力比明星还漂亮

万物知识圈
2026-01-08 09:18:51
零容忍!国家出手官媒批评闫学晶毫不留情句句捅心窝子引百姓共鸣

零容忍!国家出手官媒批评闫学晶毫不留情句句捅心窝子引百姓共鸣

娱乐小丸子
2026-01-08 09:36:28
本轮牛市会涨得你目瞪口呆?

本轮牛市会涨得你目瞪口呆?

睿知投资
2026-01-08 12:28:07
陪睡陪玩只是冰山一角!万达蒸发800亿后,王思聪再次传出大丑闻

陪睡陪玩只是冰山一角!万达蒸发800亿后,王思聪再次传出大丑闻

阿器谈史
2025-12-26 15:26:05
李沁雷军在一起了!?

李沁雷军在一起了!?

八卦疯叔
2026-01-08 11:36:17
宝马开年挥刀,2026豪华车卷生卷死

宝马开年挥刀,2026豪华车卷生卷死

每日资本论
2026-01-08 07:00:03
A股:散户听我一句劝,交易所出手降温,A股将出现史诗级调整行情?

A股:散户听我一句劝,交易所出手降温,A股将出现史诗级调整行情?

股市皆大事
2026-01-08 09:09:51
勇士险胜!库里31+7+7,赛后字母哥快步走来,一把抱住库里

勇士险胜!库里31+7+7,赛后字母哥快步走来,一把抱住库里

担酒
2026-01-08 13:28:25
2026-01-08 15:51:00
石墨烯联盟
石墨烯联盟
汇聚行业资讯,介绍研究进展。
5989文章数 3988关注度
往期回顾 全部

科技要闻

智谱拿下“全球大模型第一股”,凭什么

头条要闻

中方被指正考虑进一步收紧中重稀土出口 日本业界慌了

头条要闻

中方被指正考虑进一步收紧中重稀土出口 日本业界慌了

体育要闻

约基奇倒下后,一位故人邪魅一笑

娱乐要闻

2026春节档将有六部电影强势上映

财经要闻

微软CTO韦青:未来人类会花钱"戒手机"

汽车要闻

从量变到"智"变 吉利在CES打出了五张牌

态度原创

家居
手机
旅游
数码
公开课

家居要闻

理性主义 冷调自由居所

手机要闻

华为Pura X2曝光:翻书式横向折叠,外屏尺寸增大

旅游要闻

6万羽候鸟 20万游客 东古湖,凭什么出圈成为全国观鸟胜地

数码要闻

鹰角网络与八位堂联名推出Retro 87复古键盘新春套装,售价499元

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版