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上海交通大學(xué)陳玉潔/李華：動態(tài)模式環(huán)境穩(wěn)定離子導(dǎo)電有機水凝膠

文章來源：「水凝膠」微信公眾號更新時間：2021-04-21 14:34:01

【摘要】

多環(huán)境耐受性水凝膠受到了廣泛關(guān)注，并有望作為智能材料應(yīng)用于多種環(huán)境（例如，水，油，冷凍和干燥）。但是，尚未充分利用有機水凝膠在不同溶劑中的宏觀變化和抗溶脹機理及其相應(yīng)的應(yīng)用。最近，上海交通大學(xué)陳玉潔副研究員/李華副研究員團隊制備了在多種環(huán)境中具有優(yōu)異的機械性能和獨特的行為（信息識別和加密）和機械感測的離子有機水凝膠。所制備的有機水凝膠由于在不良溶劑中的微相分離和在適當溶劑中的溶脹而在不同溶劑中顯示出明顯的透明變化，并且可以被視為用于記錄和加密信息的動態(tài)信息存儲裝置。

上海交通大學(xué)陳玉潔/李華：動態(tài)模式環(huán)境穩(wěn)定離子導(dǎo)電有機水凝膠

此外，由于水和二甲基亞砜（DMSO）之間的相互作用，有機水凝膠顯示出顯著的耐冷凍性（-90至20°C）和保濕性（15天后為76％）。此外，離子導(dǎo)電水凝膠在冷凍，干燥條件以及油或水環(huán)境中顯示出出色的人體運動檢測和生理信號響應(yīng)，并顯示出穩(wěn)定的機械感測性能。可以預(yù)見，有機水凝膠的設(shè)計策略和機理研究可能有望在惡劣環(huán)境下用作生物傳感器和信息識別平臺。相關(guān)論文以題為Ionic Conductive Organohydrogels with Dynamic Pattern Behavior and Multi‐Environmental Stability發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。

【主圖】

圖 1 a）制備的有機水凝膠的結(jié)構(gòu)示意圖。b）有機水凝膠的機理和性質(zhì)圖。

圖2 a）紫外光的透射率從透明性變?yōu)椴煌该餍裕⒎祷氐侥z5：5的透明性（藍色表示浸泡在水中，粉紅色表示浸泡在DMSO中）。b）水中浸泡時間與DMSO之間的關(guān)系。c）在水中浸泡之前和之后，凝膠5：5的拉曼位移光譜。d）樣品的光學(xué)圖像從透明到不透明，然后在水和DMSO中恢復(fù)透明。e）凝膠5：5在水和DMSO中的透明度-不透明度-透明度周期。f）在DMSO和水的混合溶液中，凝膠5：5的透射率變化率不同，其中W代表水，D代表DMSO。g）凝膠5：5在不同溶液中的透射率變化。

圖3 a）通過水寫和DMSO擦除進行信息加載和卸載的示意圖。b）通過水寫在凝膠5：5上繪制的不同圖案的光學(xué)圖像。c）光學(xué)圖像顯示使用DMSO溶液在5：5凝膠表面擦拭字母“ SJTU”的過程。d）通過水和DMSO解決方案的信息加密和解碼方法的示意圖。e）使用水加密的模式“ 8”的光學(xué)圖像，可以使用DMSO輕松顯示和自擦除。

圖4 制備的有機水凝膠的機械性能。

圖5 凝膠5：5的機械敏感性能。

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