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研究人员开发了用于高效灵活人机交互的防冻有机水凝胶

来源:中国科学院 / 编辑:ZHANG Nannan

中国科学院宁波材料技术与工程研究所(NIMTE)陈涛教授领导的研究人员开发了一种防冻有机水凝胶,将其用作电极制备摩擦电纳米发电机(TENG),在-30℃下实现高效人机交互。研究结果发表在《Nano Energy》杂志上。

论文网址:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106614

人机交互在移动通信、物联网智能医疗和智能机器人领域发挥着越来越重要的作用。聚合物凝胶作为制备下一代柔性人机交互器件的候选材料,引起了研究人员的极大关注。然而,基于传统聚合物凝胶的器件在零度以下会变脆,离子导电性差,限制了其实际应用。

在自然界中,许多生物可以通过阻止冰晶在细胞中形成而在极冷的环境中生存。受树蛙等防冻生物的启发,NIMTE的研究人员开发了一种防冻有机水凝胶,由聚丙烯酰胺/纳米粘土网络组成,并被乙二醇(EG)/水吸收。

通过在乙二醇/水二元溶剂中对水凝胶进行溶剂置换,制备了有机水凝胶。得益于乙二醇/水二元溶剂的抗冻性能,该有机水凝胶在-30℃下表现出优异的导电性、拉伸性、透明性和愈合效率。

此外,以有机水凝胶为电极制备了有机水凝胶TENG。五个TENG被进一步固定在手指上作为自供电传感器,以实现人机交互键盘。

当键盘与表面接触时产生的电压信号被收集、编码,然后被解释成字母和标点符号显示在显示器上。借助这种自供电的灵活键盘,在-30℃下成功地演示了打字。

这项研究有助于在军事应用、极地科学研究和智能机器人领域开发防冻软材料、自供电传感器和可穿戴人机交互设备系统。

这项工作得到了国家自然科学基金、中国科学院前沿科学研究重点项目、中国省浙江省自然科学基金、宁波科技创新2025大项目等项目的支持。

设计有机水凝胶 TENGs 以实现人机交互键盘

设计有机水凝胶 TENGs 以实现人机交互键盘。 (图片由 NIMTE 提供)

原文网址:https://english.cas.cn/newsroom/research_news/chem/202111/t20211123_292647.shtml

声明:本文由 Cpolymer 编译,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。

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