疎水性結合とイオン架橋の相乗効果による強化型二重ネットワーク物理ハイドロゲルおよびその圧力感応センシング性能

Zhong-rui Wang ,  

Xing-hui Wang ,  

Yu-wen Meng ,  

Xu Wang ,  

摘要

従来のハイドロゲルはエネルギー散逸が不十分なため、機械的性能が一般的に低く、生物工学およびフレキシブルエレクトロニクス分野への応用が制限されています。本研究では、疎水性相互作用(ポリアクリルアミド-ラウリルメタクリレート共重合体とドデシル硫酸ナトリウムミセル)とイオン架橋(κ-カラギーナンとカリウムイオン)の相乗効果を利用して、一連の物理的架橋型二重ネットワークハイドロゲルを構築しました。2つの架橋ネットワーク比率がゲルの微細形態、機械的特性、動的レオロジー挙動および圧力感受応答に与える影響を系統的に検討しました。研究の結果、κ-カラギーナン含有量が1.6重量%、アクリルアミド含有量が16重量%の場合、得られたハイドロゲルは総合的に最良の性能を示しました。90%の圧縮ひずみでの圧縮強度は4.7 MPaに達し、エネルギー散逸密度は281.2 kJ/m³であり、10回の圧縮サイクル後もほぼ元の高さに回復しました。1 Vの一定電圧条件下で、該ハイドロゲルは感度が高く安定した圧抵抗応答(最初の圧縮サイクルでの相対抵抗変化ΔR/R₀が-0.8に達する)を示し、圧縮ひずみをリアルタイムで電気信号に変換可能でした。本研究は、高い機械的強度、優れた弾性および敏感な圧抵抗応答を兼ね備えた全物理架橋型二重ネットワークハイドロゲルの開発に新たな視点を提供します。

关键词

二重ネットワークハイドロゲル; 疎水性相互作用; イオン架橋; 圧力感応センシング

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