导电水凝胶的制备
《PDA@CNTs导电水凝胶的制备及其在柔性应变传感器中的应用研究》范文
《PDA@CNTs导电水凝胶的制备及其在柔性应变传感器中的应用研究》篇一一、引言随着科技的不断进步,柔性电子设备逐渐成为电子工业的新热点。
柔性应变传感器作为柔性电子设备中的关键组成部分,具有广泛的应用前景。
在众多的材料中,PDA@CNTs导电水凝胶因其优异的导电性能、柔韧性和生物相容性等特性,被广泛用于柔性应变传感器的制备。
本文将详细介绍PDA@CNTs导电水凝胶的制备方法及其在柔性应变传感器中的应用研究。
二、PDA@CNTs导电水凝胶的制备1. 材料准备制备PDA@CNTs导电水凝胶所需的材料包括:聚多巴胺(PDA)、碳纳米管(CNTs)、高分子材料以及其他辅助材料。
2. 制备过程首先,将PDA和CNTs进行预处理,以提高其分散性和反应活性。
然后,将预处理后的PDA和CNTs与高分子材料混合,通过一定的化学反应或物理交联作用,形成导电水凝胶。
3. 制备方法的特点PDA@CNTs导电水凝胶的制备方法具有操作简便、成本低廉、环保无污染等优点。
同时,该方法可以通过调整原料配比、反应条件等参数,实现对水凝胶性能的调控。
三、PDA@CNTs导电水凝胶在柔性应变传感器中的应用1. 柔性应变传感器的制备将制备好的PDA@CNTs导电水凝胶涂覆在柔性基底上,形成导电层,再通过一定的工艺将电极与导电层连接,即可制备出柔性应变传感器。
2. 性能分析PDA@CNTs导电水凝胶在柔性应变传感器中具有优异的导电性能、柔韧性和灵敏度。
其导电性能可随应变的变化而发生变化,从而实现对应变的检测。
此外,该水凝胶还具有良好的生物相容性和稳定性,可应用于人体健康监测、智能穿戴设备等领域。
3. 应用实例以人体运动监测为例,将PDA@CNTs导电水凝胶制备的柔性应变传感器贴在人体关节处,可以实时监测关节的运动状态,为运动康复、运动训练等提供有力支持。
此外,该传感器还可应用于智能服装、智能手表等智能穿戴设备中,实现人体生理信号的实时监测。
导电性水凝胶材料的制备及应用研究
导电性水凝胶材料的制备及应用研究随着科学技术的不断发展,导电性水凝胶材料作为一种高性能材料,逐渐受到了人们的关注。
它既具有水凝胶的优良性能,又能增加电导性,使其在生物医学、电子导电等领域得到了广泛的应用。
本文将着重介绍导电性水凝胶材料的制备方法以及应用研究。
一、导电性水凝胶材料制备方法1. 高分子凝胶合成法高分子凝胶合成法是一种常用的制备导电性水凝胶材料的方法。
具体操作步骤为:首先将高分子单体、交联剂、引发剂等原料混合均匀,制备成高分子凝胶体系。
然后用化学还原方法或淬火碳化法将凝胶体系中的高分子物质转变成具有导电性的碳材料。
最后将碳化后的凝胶体系经过洗涤、干燥处理得到导电性水凝胶材料。
2. 复合法复合法是利用纳米级导电性材料与水凝胶材料进行复合制备的方法。
常用的纳米级导电性材料包括碳纤维、碳纳米管、石墨烯等。
将这些导电性材料与水凝胶材料进行混合,利用化学反应或物理手段将其结合成一种新型的导电性水凝胶材料。
复合法具有制备简单、工艺易控等优势。
二、导电性水凝胶材料的应用研究1. 生物医学应用导电性水凝胶材料在生物医学领域具有广泛的应用。
例如,在人工心脏瓣膜的制备中,可以使用导电性水凝胶材料来增加心脏瓣膜的弹性和可操作性,提高植入后的生物相容性和耐用性。
另外,在组织工程、药物递送、生物传感等方面也有应用研究。
2. 电子导电应用导电性水凝胶材料在电子导电领域也得到了广泛的应用。
例如,在可穿戴电子设备中,可以利用导电性水凝胶材料来制备出柔性的电路板和传感器,可以适应人体的弯曲和变化,增加舒适度和便携性。
另外,在人机交互、数据传输等方面也有应用研究。
3. 其他应用除了生物医学和电子导电领域,导电性水凝胶材料还有其他多种应用。
例如,在智能材料、能量存储、环境监测等领域也得到了广泛的应用。
三、导电性水凝胶材料的发展前景导电性水凝胶材料具有许多优良的性能和广泛的应用前景,未来的发展前景也是非常广阔的。
随着技术的不断发展,导电性水凝胶材料的制备方法也将越来越多样化,制备出的导电性水凝胶材料的性能也将越来越优秀。
《聚苯胺导电水凝胶的制备及其在柔性电极中的应用》
《聚苯胺导电水凝胶的制备及其在柔性电极中的应用》篇一一、引言随着科技的飞速发展,柔性电子器件的应用越来越广泛,其中柔性电极作为关键组成部分,其性能的优劣直接影响到整个器件的性能。
聚苯胺导电水凝胶作为一种新型的柔性电极材料,因其高导电性、良好的柔韧性和生物相容性,在柔性电子领域展现出巨大的应用潜力。
本文将详细介绍聚苯胺导电水凝胶的制备方法及其在柔性电极中的应用。
二、聚苯胺导电水凝胶的制备1. 材料准备制备聚苯胺导电水凝胶所需的材料主要包括苯胺单体、氧化剂、溶剂以及其他添加剂。
这些材料需确保纯度较高,以获得高质量的聚苯胺导电水凝胶。
2. 制备方法聚苯胺导电水凝胶的制备主要通过化学氧化聚合的方法实现。
首先,将苯胺单体与适量的氧化剂混合,再加入到适量的溶剂中,在一定温度下进行化学反应。
通过控制反应条件,如反应时间、温度和pH值等,得到聚苯胺水凝胶。
最后,对水凝胶进行干燥、研磨等处理,得到聚苯胺导电粉末。
将该粉末与适量的溶剂混合,即可得到聚苯胺导电水凝胶。
三、聚苯胺导电水凝胶的性能聚苯胺导电水凝胶具有高导电性、良好的柔韧性和生物相容性。
其导电性能主要源于聚苯胺分子链中的共轭双键结构,使得电子能够在分子链间进行传递。
此外,水凝胶的三维网络结构使得其在受到外力时能够产生形变,而不会断裂,表现出良好的柔韧性。
同时,聚苯胺导电水凝胶无毒、无刺激,具有良好的生物相容性,适合用于生物医学领域。
四、聚苯胺导电水凝胶在柔性电极中的应用1. 柔性电极的制备将聚苯胺导电水凝胶涂覆在柔性基底上,如聚酰亚胺(PI)薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等,通过烘干、压平等工艺处理,即可得到聚苯胺柔性电极。
2. 柔性电极的性能聚苯胺柔性电极具有高导电性、良好的柔韧性和稳定性。
其导电性能优于传统电极材料,能够满足柔性电子器件对高导电性的要求。
同时,其柔韧性使得电极能够适应各种弯曲、扭曲等形变,保持稳定的电性能。
此外,聚苯胺柔性电极还具有优异的耐候性、抗老化性能和环保性能。
《聚苯胺基导电水凝胶的制备和性能研究及其在柔性传感器的应用》范文
《聚苯胺基导电水凝胶的制备和性能研究及其在柔性传感器的应用》篇一一、引言随着科技的进步和人们对于智能设备的追求,柔性传感器作为一种新型的电子器件,在众多领域中得到了广泛的应用。
其中,聚苯胺基导电水凝胶因其优异的导电性能和良好的柔韧性,在柔性传感器领域中展现出巨大的应用潜力。
本文将重点研究聚苯胺基导电水凝胶的制备方法、性能特点及其在柔性传感器中的应用。
二、聚苯胺基导电水凝胶的制备聚苯胺基导电水凝胶的制备主要包括原料选择、化学反应过程以及后处理等步骤。
首先,选择适当的苯胺单体、氧化剂和其他添加剂作为原料。
其次,通过一定的化学反应过程,如原位聚合反应,使苯胺单体在水中发生聚合反应,形成聚苯胺基导电水凝胶。
最后,对制备出的水凝胶进行后处理,如干燥、切割等,以便于后续应用。
三、聚苯胺基导电水凝胶的性能研究(一)导电性能聚苯胺基导电水凝胶具有优异的导电性能,其电导率可达到一定的水平。
此外,其导电性能还具有较好的稳定性,能够在不同的环境条件下保持较高的电导率。
(二)柔韧性聚苯胺基导电水凝胶具有良好的柔韧性,可以适应各种复杂的形状和曲面。
这种优异的柔韧性使其在柔性传感器中具有广泛的应用前景。
(三)其他性能除了导电性能和柔韧性外,聚苯胺基导电水凝胶还具有较好的生物相容性、稳定性以及耐候性等优点。
这些性能使其在生物医学、环保等领域也具有潜在的应用价值。
四、聚苯胺基导电水凝胶在柔性传感器中的应用(一)柔性传感器的构造聚苯胺基导电水凝胶可以作为柔性传感器的主要组成部分,与其他材料如导电纤维、弹性体等结合,构成柔性传感器。
这种传感器具有优异的柔韧性和灵敏度,能够适应各种复杂的运动和变形。
(二)应用领域聚苯胺基导电水凝胶在柔性传感器中的应用领域十分广泛,包括人体运动监测、智能服装、医疗健康监测、机器人等领域。
例如,可以将其应用于智能手环、智能服装等设备中,实现对人体运动、生理参数等的实时监测。
五、结论本文对聚苯胺基导电水凝胶的制备方法、性能特点及其在柔性传感器中的应用进行了研究。
导电水凝胶综述
导电水凝胶综述导电水凝胶,也被称为电活性水凝胶,是一种具有优异导电性能的水凝胶材料。
它能够在水中形成网络结构,并在其中导电。
导电水凝胶具有广泛的应用潜力,包括生物医学、电子器件、传感器等领域。
本文将对导电水凝胶的制备方法、性质特点以及应用领域进行深入探讨。
首先,我们来了解导电水凝胶的制备方法。
导电水凝胶的制备方法多种多样,常见的包括化学合成法、物理交联法以及生物合成法等。
其中,化学合成法是最常用的方法之一。
通过聚合反应或交联反应将导电性物质引入水凝胶体系中,从而实现导电水凝胶的制备。
另外,物理交联法是一种无需添加化学药品的方法,通常利用温度、pH值、离子强度等物理条件来实现水凝胶的形成和导电性的引入。
生物合成法则是通过利用生物体内的酶、细胞等生物活性物质来合成导电水凝胶。
这些制备方法各有优势,可以根据具体需求选择合适的方法。
其次,导电水凝胶的性质特点是我们关注的重点之一。
导电水凝胶具有优异的导电性能,这得益于其中导电性物质的引入。
这些导电性物质可以是金属颗粒、碳纳米管、导电聚合物等,它们能够在凝胶体系中形成导电路径,使得整个水凝胶具有导电性。
导电水凝胶除了导电性能好之外,还具有良好的机械性能和水吸附性能。
这使得它在生物医学领域中具有广泛的应用前景,例如可用于电刺激治疗、人工肌肉等方面。
最后,我们来看一下导电水凝胶的应用领域。
导电水凝胶的应用非常广泛。
在生物医学领域,导电水凝胶可用于组织工程、药物传递、生物传感等方面。
例如,将导电水凝胶与细胞共培养,可以用于细胞修复和组织再生。
导电水凝胶还可以作为药物载体,实现药物的控释和靶向传递。
此外,在电子器件领域,导电水凝胶可用于光电转换器件、柔性电子器件等方面。
它具有高柔韧性和可拉伸性,适合用于制备柔性电子器件。
导电水凝胶还可以用于制备传感器,实现对各种物理、化学参数的检测和监测。
总结起来,导电水凝胶是一种具有优异导电性能的水凝胶材料。
它的制备方法多样,性质特点独特,并在生物医学、电子器件、传感器等领域具有广泛应用。
《PDA@CNTs导电水凝胶的制备及其在柔性应变传感器中的应用研究》范文
《PDA@CNTs导电水凝胶的制备及其在柔性应变传感器中的应用研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展,柔性电子器件已成为众多领域研究的热点。
其中,柔性应变传感器因其在智能设备、人体健康监测等领域的潜在应用而备受关注。
近年来,导电水凝胶作为一种新型的柔性材料,因其良好的生物相容性、高拉伸性和优异的导电性能,在柔性应变传感器领域展现出巨大的应用前景。
本文旨在研究PDA@CNTs(聚多巴胺修饰的碳纳米管)导电水凝胶的制备方法及其在柔性应变传感器中的应用。
二、PDA@CNTs导电水凝胶的制备(一)材料与方法首先,需要准备聚多巴胺(PDA)和碳纳米管(CNTs)等主要原料。
通过化学或物理方法将PDA修饰在CNTs表面,以增强其导电性和生物相容性。
接着,利用水凝胶制备技术,将修饰后的CNTs与水凝胶基质相结合,形成PDA@CNTs导电水凝胶。
(二)制备过程制备过程主要包括混合、反应、固化等步骤。
首先将PDA修饰的CNTs与水凝胶前驱体混合均匀,然后在一定条件下进行反应,使水凝胶前驱体发生聚合反应并固化。
最后得到PDA@CNTs导电水凝胶。
三、PDA@CNTs导电水凝胶的性能分析(一)导电性能通过电导率测试,发现PDA@CNTs导电水凝胶具有良好的导电性能。
其电导率随CNTs含量的增加而提高,表明PDA修饰有助于提高CNTs在水凝胶中的分散性和导电性能。
(二)机械性能通过拉伸测试和压缩测试,发现PDA@CNTs导电水凝胶具有高拉伸性和优异的机械性能。
其高弹性和韧性使其在受到外力作用时能够迅速恢复原状。
四、柔性应变传感器的制作与性能评价(一)制作过程将制备好的PDA@CNTs导电水凝胶涂覆在柔性基底上,形成柔性应变传感器。
通过优化涂覆工艺和电极设计,提高传感器的灵敏度和稳定性。
(二)性能评价通过实验测试了传感器的灵敏度、响应速度和稳定性等性能指标。
结果表明,PDA@CNTs导电水凝胶制作的柔性应变传感器具有高灵敏度、快速响应和良好的稳定性。
高分子导电水凝胶的制备及在柔性可穿戴电子设备中的应用
高分子导电水凝胶的制备及在柔性可穿戴电子设备中的应用一、本文概述随着科技的不断进步,柔性可穿戴电子设备已成为当前研究的热点。
这类设备以其独特的柔韧性、可穿戴性和舒适性,为人们的日常生活带来了极大的便利。
然而,其性能的稳定性和持久性仍然是制约其进一步发展的关键因素。
高分子导电水凝胶作为一种新兴的材料,因其良好的导电性、生物相容性和高柔韧性,在柔性可穿戴电子设备中具有广阔的应用前景。
本文旨在探讨高分子导电水凝胶的制备方法,并分析其在柔性可穿戴电子设备中的应用,以期为未来该领域的研究提供参考和借鉴。
文章首先将对高分子导电水凝胶的基本概念和特性进行介绍,阐述其在柔性可穿戴电子设备中的潜在优势。
随后,将详细介绍高分子导电水凝胶的制备方法,包括原材料的选择、反应条件的优化以及后处理工艺的改进等。
在此基础上,文章将重点探讨高分子导电水凝胶在柔性可穿戴电子设备中的应用,如柔性传感器、柔性显示屏和柔性电池等。
还将对高分子导电水凝胶在实际应用中面临的挑战和问题进行深入分析和讨论。
文章将总结高分子导电水凝胶在柔性可穿戴电子设备中的研究现状和发展趋势,展望其未来的应用前景。
通过本文的阐述,旨在推动高分子导电水凝胶在柔性可穿戴电子设备领域的研究和发展,为相关领域的科研人员和企业提供参考和指导。
二、高分子导电水凝胶的制备高分子导电水凝胶的制备主要涉及到聚合物的合成、交联反应以及导电物质的引入等步骤。
选择适合的聚合物前驱体,这些前驱体通常具有良好的水溶性或水溶胀性,如聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)等。
然后,在适当的条件下进行聚合反应,如自由基聚合、离子聚合等,形成聚合物的三维网络结构。
在聚合过程中,需要引入交联剂以增强水凝胶的机械强度和网络稳定性。
常用的交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)等。
这些交联剂能够与聚合物链发生共价键合,形成稳定的交联网络。
接下来,为了赋予水凝胶导电性,需要将导电物质引入聚合物网络中。
《聚吡咯基复合导电水凝胶的制备、性能及其在柔性应变传感器中的应用》范文
《聚吡咯基复合导电水凝胶的制备、性能及其在柔性应变传感器中的应用》篇一一、引言随着科技的进步和材料科学的快速发展,柔性电子设备已成为现代科技领域的研究热点。
其中,柔性应变传感器以其灵敏度高、适应性强等优势,广泛应用于人体健康监测、智能穿戴、机器人技术等领域。
而聚吡咯基复合导电水凝胶作为一种新型的柔性材料,因其良好的导电性、柔韧性和生物相容性,在柔性应变传感器中发挥着重要作用。
本文将详细介绍聚吡咯基复合导电水凝胶的制备方法、性能特点及其在柔性应变传感器中的应用。
二、聚吡咯基复合导电水凝胶的制备聚吡咯基复合导电水凝胶的制备主要包括材料准备、化学反应及后处理等步骤。
首先,需要准备吡咯单体、氧化剂、交联剂等材料。
其次,将吡咯单体与氧化剂在水溶液中进行聚合反应,形成聚吡咯基水凝胶。
最后,通过加入其他导电材料和增强材料,进行复合和后处理,得到聚吡咯基复合导电水凝胶。
三、聚吡噜基复合导电水凝胶的性能聚吡咯基复合导电水凝胶具有优异的导电性、柔韧性和生物相容性。
其导电性能主要来源于聚吡咯的共轭结构,使水凝胶具有良好的电导率。
同时,该水凝胶具有优异的柔韧性,可适应各种复杂的变形过程。
此外,其生物相容性使其在生物医学领域具有广泛的应用前景。
四、聚吡咯基复合导电水凝胶在柔性应变传感器中的应用聚吡咯基复合导电水凝胶在柔性应变传感器中的应用主要体现在其高灵敏度和稳定性上。
当水凝胶受到外力作用时,其电阻会发生变化,从而实现将机械信号转化为电信号的功能。
此外,由于聚吡咯基复合导电水凝胶具有良好的柔韧性和生物相容性,使得其在人体健康监测、智能穿戴等领域具有广泛的应用前景。
具体而言,将聚吡咯基复合导电水凝胶作为柔性应变传感器的敏感层,通过电极的连接可构成传感器件。
在受到外力作用时,敏感层内的水凝胶发生形变,导致其内部电荷传输通道发生改变,从而引起电阻变化。
这一变化与外力的大小和方向密切相关,因此可以实现对人体运动状态、生理信号等信息的实时监测和记录。
《PDA@CNTs导电水凝胶的制备及其在柔性应变传感器中的应用研究》
《PDA@CNTs导电水凝胶的制备及其在柔性应变传感器中的应用研究》一、引言随着科技的进步和人们对于智能设备的需求日益增长,柔性电子设备逐渐成为研究热点。
其中,柔性应变传感器因其能实时监测和感知物体的形变而备受关注。
PDA(多巴胺)和CNTs (碳纳米管)作为新兴的导电材料,具有优异的导电性能和机械性能,其与水凝胶的结合为制备高性能的柔性应变传感器提供了新的可能性。
本文将探讨PDA@CNTs导电水凝胶的制备方法,以及其在柔性应变传感器中的应用。
二、PDA@CNTs导电水凝胶的制备1. 材料准备制备PDA@CNTs导电水凝胶所需的材料包括:多巴胺、碳纳米管、水凝胶基质(如聚乙烯醇等)、交联剂、溶剂等。
2. 制备过程首先,将多巴胺和碳纳米管分散在溶剂中,形成均匀的混合溶液。
然后,将水凝胶基质与交联剂混合,加入到上述混合溶液中,通过搅拌和加热使其发生聚合反应,最终形成PDA@CNTs 导电水凝胶。
三、PDA@CNTs导电水凝胶的表征通过扫描电子显微镜(SEM)观察PDA@CNTs导电水凝胶的微观结构,发现碳纳米管均匀地分布在水凝胶基质中,形成良好的导电网络。
同时,通过电导率测试发现,PDA@CNTs导电水凝胶具有较高的电导率,能够满足柔性应变传感器的需求。
四、PDA@CNTs导电水凝胶在柔性应变传感器中的应用1. 柔性应变传感器的制备将PDA@CNTs导电水凝胶涂覆在柔性基底(如聚酰亚胺等)上,通过电镀等工艺形成电极,从而制备出柔性应变传感器。
2. 性能测试与结果分析(1)循环稳定性测试:对制备的柔性应变传感器进行循环拉伸测试,发现其具有良好的循环稳定性,能够在多次形变后保持稳定的电信号输出。
(2)灵敏度测试:通过测量传感器在不同形变程度下的电阻变化率,发现其具有较高的灵敏度,能够实时监测物体的形变程度。
(3)实际应用:将该传感器应用于人体运动监测、智能穿戴设备等领域,取得了良好的效果。
传感器能够实时感知人体的运动状态,将电信号转换为数字信号进行处理和分析,为智能设备的开发提供了新的思路。
水凝胶导电实验报告
1. PVA/AA导电水凝胶的制备过程中,AA含量和pH值是影响导电性能的主要因素。
2. 海藻酸钠/NaCl导电水凝胶的制备过程中,NaCl浓度和海藻酸钠含量是影响导电性能的主要因素。
3. 通过调整水凝胶的制备工艺,可以有效调控其导电性能,为导电水凝胶的制备和应用提供理论依据。
六、实验展望
(7)蒸馏水
2. 实验仪器:
(1)电子天平
(2)磁力搅拌器
(3)超声波清洗器
(4)电导率仪
(5)恒温水浴锅
(6)恒温干燥箱
三、实验方法
1. PVA/AA导电水凝胶的制备:
(1)称取一定量的PVA,加入适量蒸馏水,在恒温水浴锅中加热溶解,搅拌均匀。
(2)将溶解后的PVA溶液冷却至室温,逐滴加入一定浓度的AA溶液,同时滴加氨水调节pH值至8.5。
(2)将溶解后的海藻酸钠溶液冷却至室温,逐滴加入NaCl溶液,搅拌均匀。
(3)将混合溶液倒入培养皿中,在恒温干燥箱中干燥成膜。
(4)将干燥后的膜剪成小块,浸泡在1mol/L的NaCl溶液中,使其充分吸水。
3. 测试导电性能:
(1)将制备好的水凝胶水凝胶的导电性能,记录数据。
(3)将混合溶液在磁力搅拌器上搅拌30分钟,形成均匀的乳液。
(4)将乳液倒入培养皿中,在恒温干燥箱中干燥成膜。
(5)将干燥后的膜剪成小块,浸泡在1mol/L的NaCl溶液中,使其充分吸水。
2. 海藻酸钠/NaCl导电水凝胶的制备:
(1)称取一定量的海藻酸钠,加入适量蒸馏水,在恒温水浴锅中加热溶解,搅拌均匀。
四、实验结果与分析
1. PVA/AA导电水凝胶的导电性能:
(1)随着AA含量的增加,导电性能逐渐提高。
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电水凝胶大致分为聚电解质导电水凝胶 , 酸掺杂导电水凝胶 , 无机物添加导电水凝胶以及导电高分子基导电 水凝胶等几大类 , 并综述了它们的制备方法 。 另外 , 由于大分子体系的导电高分子和水凝胶都有着独特和重 要的性能 , 这使得它们具有广阔的应用价值 。 所以 , 本文在综述导电水凝胶制备进展的同时着重综述了导电 高分子基导电水凝胶的制备进展 。 关键词 导电水凝胶 电导率 导电高分子 文献标识码 : A 稳定性 281X ( 2011 ) 05092307 文章编号 : 1005中图分类号 : O631. 2 ; O645
Preparation of Conductive Hydrogel
Shao Liang 1 Liu Mingzhu 1 * Qiu Jianhui 1 ,2 * Gao Chunmei 1 Zhang Guohong 2 Qin Lijun 1
( 1. Key Laboratory of Nonferrous Metals Chemistry and Resources Utilization of Gansu Province ,State Key Laboratory of Applied Organic Chemistry ,College of Chemistry and Chemical Engineering , Lanzhou University ,Lanzhou 730000 ,China ; 2. Department of Machine Intelligence and Systems 0055 ,Japan ) Engineering ,Faculty of Systems Science and Technology ,Akita Prefectural University ,Akita 015Abstract As a new type of functional materials ,conductive hydrogel has attracted widespread attentions. In
cm - 1 , 该数值 与 凝 胶 中 水 含 量 关 系 密 切; 而 水 含 量 导电水凝胶体现稳定的室温电 在 25 —45vol% 时,
-2 -1 导率, 约 为 1 × 10 S·cm 。 差 示 扫 描 量 热 分 析
酸掺杂导电水凝胶, 无机物添加 电解质导电水凝胶, 导电水凝胶和导电 高 分 子 基 导 电 水 凝 胶 几 大 类, 本 文主 要 从 导 电 水 凝 胶 的 制 备 方 面 来 介 绍 其 研 究 进展 。 2. 1 聚电解质导电水凝胶 绝大多数导电水凝胶的聚合物网络中含有化学 键结合的离子化基团, 因此, 这种水凝胶往往是由具 有离子基团的高分子通过化学或物理交联制备得到 的 。 Pissis 等
制备了聚丙烯酸羟基乙酯水凝胶
( PHEA ) , 通过介电松 弛 谱 仪 在 不 同 条 件 下 ( 频 率 5
收稿: 2010 年 8 月,收修改稿: 2011 年 3 月 * Corresponding author
1
引言
水凝胶是指一种主链或支链含有大量亲水性基
团 并 被 水 溶 胀, 具有三维网状结构的交联聚合 物
[1]
。 它在水 中 溶 胀 而 不 溶 解, 既 含 有 大 量 水 分,
e-mail : mzliu@ lzu. edu. cn ; qiu@ akita-pu. ac. jp
[21]
。 目前, 已经有学者以导电高分
子基导电水凝胶制备成神经电极来记录敏感的听觉 神经反馈信号, 不但具有良好的生物相容性, 而且可 以增强记录的信 号 强 度
[12]
。导电水凝胶在保持固
相尺寸稳定性的前 提 下, 显现了不同的电导率区间 的特 点, 它 可 以 被 应 用 在 导 电 薄 膜 ( conducting film ) , 涂 层 ( coating ) , 电 化 促 动 器 ( electrochemical actuator ) ,传 感 器 ( sensors ) ,化 学 阀 ( chemical valve ) ,生 物 材 料 ( biomaterials ) 和 人 造 肌 肉 ( artificial muscle ) 等诸多方 面
[2 — 5]
Hz —2GHz , 温度 173 —363K ) , 研究 了 不 同 水 含 量 中 该水凝胶的电导率 。 并通过对介电常数, 阻抗, 模量 讨 论 了 PHEA 水 凝 胶 电 导 率 及 凝 胶 等数据的分析, PHEA 水 凝 胶 的 电 响应等方 面 的 问 题 。 结 果 表 明, 导率取 决 于 测 试 的 温 度 和 凝 胶 中 的 水 含 量, 并且 PHEA 水凝胶的电导率和电导率松弛 时 间 是 不 稳 定 具有很强的温度依赖性, 其电导率松弛的电响应 的, 形状符合德拜行为 。 Zygado-Monikowska 等[19] 制备了 交 联 的 聚 2-丙 2-甲基 1-丙基 磺 酸 ( PAMPS ) 水 凝 胶, 该 烯酰胺基 N -亚 水凝胶呈透明可弯曲的薄膜, 研究了交联剂 N , 甲基双丙 烯 酰 胺 ( NNMBA ) 和 水 含 量 对 该 水 凝 胶 在水含量为 电导率和机械性 能 的 影 响 。 结 果 表 明, 60 —80wt% , NNMBA 含量为 1 —2wt% 时, 该水凝胶
[13 — 16]
。 另 一 方 面, 作
制
为一种天然和人工 生 物 活 性 系 统, 它所具有的生物 相容 性 使 其 在 医 药 产 品 方 面 具 有 广 阔 的 应 用 前 景
[12 ,17]
备了 H 3 PO 4 和 H 2 SO 4 掺 杂 的 聚 丙 烯 酰 胺 ( PAAM ) 导电水凝胶, 研究发现, 这些水凝胶的室温电导率可 超过 10 达 10
Contents
1 2 2. 1 2. 2 2. 3 Introduction Preparation of conductive hydrogel Polyelectrolyte conductive hydrogel Acid-doped conductive hydrogel Inorganic substance add conductive hydrogel
-1 有最大电导 率 为 1 S · cm 。 同 时, 又在聚偏二氟
。
智能水凝胶是集感知 、 驱动和信息处理于一体, 形成 类似于生物体 、 具 有 智 能 属 性 的 一 类 功 能 材 料。 这 些具有环境刺激响应行为特性的水凝胶材料在微环 境传感领域具有广阔的应用前景
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。
近年 来, 导电水凝胶作为智能水凝胶家族的一 员受到人们广泛的 关 注, 导电水凝胶的研究热点从 起始的聚电解质导电水凝胶逐步过渡为无机物添加 导电水凝胶和导电 高 分 子 基 导 电 水 凝 胶, 这主要是 因为单一的聚电解质导电水凝胶的机械强度和稳定 性都不尽如人意, 而经过无机物添加或者导电高分 子材料复合的导电水凝胶不但具有良好的导电性和 同时还具有较好的机械强度, 这就使其更具 稳定性, 实际应用价值
accordance with the current research situation ,conductive hydrogel could be sorted several types ,as polyelectrolyte conductive hydrogel ,acid-doped conductive hydrogel ,inorganic substance add conductive hydrogel and conductive polymers-based conductive hydrogel etc. In addition ,conductive polymer and hydrogel are macromolecular systems which possess special and important properties that make them suitable for a wide range of practical applications. Therefore ,in this paper ,the progress about the preparation of conductive polymer-based conductive hydrogel is reviewed especially. Key words conductive hydrogel ; conductivity ; conductive polymers ; stability 2. 4 3 Conductive polymer-based conductive hydrogel Conclusion
பைடு நூலகம்-1 -2
。
S ·cm - 1 , 当 温 度 达 到 100℃ 时, 电导率可
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导电水凝胶的制备
以目 前 的 研 究 状 况, 导电水凝胶大致可分为聚
S ·cm - 1 。 当酸与 AAM 的摩尔比为 2∶ 1 , 水含
-2 量高于 45vol% 时, 室温 电 导 率 最 大 可 达 3 × 10 S·
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( DSC ) 证明, H 3 PO 4 掺 杂 的 导 电 水 凝 胶 在 100℃ 以 下不会发生任何一级转变, 但是 H 2 SO 4 掺杂的导 电 水凝胶温度 高 于 70℃ 时 即 会 发 生 降 解 。 通 过 对 红 质子迁移机理受到水 外光谱和电导率的 研 究 发 现, 凝胶中酸 浓 度 和 水 含 量 的 影 响 。 当 温 度 长 期 处 于 70 —100℃ 之间而导 致 水 凝 胶 失 水 成 干 凝 胶 的 情 况 其干凝胶的电导率 会 下 降, 但 在 70℃ 以 下, 该导 下, 电水凝胶会保持稳定的电导率 。