Hidrogel físico de doble red reforzado por la sinergia de asociaciones hidrofóbicas y reticulación iónica y su rendimiento sensorial piezorresistivo

Zhong-rui Wang ,  

Xing-hui Wang ,  

Yu-wen Meng ,  

Xu Wang ,  

摘要

Los hidrogeles tradicionales suelen tener un rendimiento mecánico deficiente debido a la insuficiente disipación de energía, lo que limita su aplicación en ingeniería biológica y electrónica flexible. Este estudio utiliza la interacción sinérgica entre la interacción hidrofóbica (copolímero de acrilamida-metacrilato de laurilo con micelas de dodecil sulfato de sodio) y la reticulación iónica (κ-carragenano con iones potasio) para construir una serie de hidrogeles de doble red con enlace físico. Se investigó sistemáticamente el efecto de la proporción de las dos redes unido en la morfología microscópica del gel, propiedad mecánica, comportamiento reológico dinámico y respuesta piezorresistiva. Se encontró que cuando el contenido de κ-carragenano es de 1.6 wt% y el contenido de acrilamida es de 16 wt%, el hidrogel resultante tiene el mejor rendimiento integral: la resistencia a la compresión alcanza 4.7 MPa a una deformación de compresión del 90%, la densidad de disipación de energía es de 281.2 kJ/m³, y después de 10 ciclos de compresión puede recuperar básicamente su altura original. Bajo una tensión constante de 1 V, el hidrogel muestra una respuesta piezorresistiva sensible y estable (el cambio relativo de resistencia ΔR/R₀ puede alcanzar -0.8 en el primer ciclo de compresión), capaz de convertir la deformación de compresión en señal eléctrica en tiempo real. Este trabajo proporciona una nueva idea para desarrollar hidrogeles de doble red con enlace físico que combinan alta resistencia mecánica, excelente elasticidad y respuesta piezorresistiva sensible.

关键词

hidrogel de doble red; interacciones hidrofóbicas; reticulación iónica; sensado piezorresistivo

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