“拓扑粘附+十字形截面增强”修复可穿戴水凝胶

英卓康康 2024-05-13 12:19:10

*仅供医学专业人士阅读参考

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水凝胶因其生物相容性而被广泛应用于可穿戴设备领域。然而,它们的应用往往受到力学性能低的限制,导致它们在操作过程中容易受到损坏。损伤后其承重和功能的恢复是一个但尚未充分探索的领域。传统的修复技术依赖于氢键或范德华力,在水凝胶的高含水量下会失效。

鉴于此,重庆交通大学向旭等人设计了一种新型复合粘合凝胶(SGG),将海藻酸钠、瓜尔豆胶和氧化石墨烯结合在一起,以修复受损的水凝胶。

本文要点:

(1)本文引入了一种复杂的拓扑粘附修复方法,用于修复受损的水凝胶传感器。通过应用 SGG 粘合凝胶,在受损的水凝胶片段上建立拓扑粘合层,从而恢复其应变能力。

(2)考虑到骨折断面表面光滑、面积最小的特点,设计了一种优化的修复方法,利用十字形截面(CSS)增强策略来恢复水凝胶的负载和传感能力。

(3)拓扑粘合和 CSS 的协同应用优化了断裂部分的粘合稳健性和界面面积。修复后,水凝胶的最大拉伸应变激增超过 200%,表面附着力峰值达到 2526 J/m²。应变能力的恢复使得水凝胶传感器传感功能恢复,而水相连续性的重建解决了水凝胶电特性的均匀性问题。来自各种应变响应评估的经验数据证实,修复后的水凝胶保持了应变敏感性,几乎完全恢复了完整水凝胶传感器的响应精度和稳定性特征。

总而言之,这项研究展示了水凝胶在可穿戴设备领域的广阔应用前景。这项研究不仅为水凝胶修复提供了一个可行的方案,而且还假设集成 CSS 可能会提高修复效率。

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