导电高分子水凝胶的制备及其在可穿戴传感器的应用研究
发布时间：2023-08-04 19:45
近年来,随着智能化技术的不断进步和发展,各种可以追踪佩戴者的身体运动、温度、血糖、心率等日常活动和生理健康的智能可穿戴传感设备层出不穷。水凝胶是一种结构类似于天然生命组织的软材料,性能柔软、可拉伸、具有良好的生物相容性。因此,水凝胶作为下一代柔性可穿戴设备的载体而受到了广泛关注。但是,传统化学交联的水凝胶通常力学性能较差,并且缺乏粘附性、自愈合性等综合性能,这将无法满足可穿戴设备的需求。基于以上问题,本论文研发了多种高拉伸、抗疲劳、自愈合、自粘性、导电等多功能的水凝胶,并对其作为柔性传感器的应用做了详细研究,具体研究分为以下几个部分:第一,在这一部分工作中,以丙烯酰胺(AAm)、甲基丙烯酸十二烷基酯(LMA)为单体,二氧化硅-聚丙烯酸丁酯(SiO2-g-PBA)核壳杂化乳液粒子(HLPs)为疏水缔合中心,制备了一种HLPs物理交联的水凝胶。在外力作用下,HLPs物理交联的网络可以通过破坏和重组来耗散大量能量,从而赋予水凝胶优异的机械性能,例如低模量、高拉伸性、快速自恢复性。另外,LiCl的添加使得水凝胶具有优异的导电性,并且导电性可以随着形变的变化发生快速的改变。...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 柔性可穿戴传感器
1.2 柔性应变传感器
1.2.1 电阻型应变传感器及其应用
1.2.2 柔性应变传感器的优势与局限性
1.3 水凝胶材料及其在柔性传感器方面应用
1.3.1 水凝胶材料简介
1.3.2 高强韧水凝胶材料
1.3.3 水凝胶在可穿戴传感设备领域的应用
1.3.4 水凝胶在可穿戴设备应用中的局限性
1.4 本论文的设计思想与主要内容
第2章 杂化乳液粒子物理交联水凝胶的性能及应用
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料与试剂
2.2.2 核壳杂化乳液粒子(HLPs)物理交联的水凝胶的制备
2.2.3 水凝胶的测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 杂化乳液粒子的结构表征
2.3.2 水凝胶的形成
2.3.3 水凝胶的拉伸性能
2.3.4 水凝胶的恢复性能
2.3.5 水凝胶的压缩性能
2.3.6 水凝胶的应变传感性
2.3.7 水凝胶的压力传感性
2.3.8 水凝胶基可穿戴传感器用于人体运动监测
2.4 小结
第3章 基于双物理交联双网络水凝胶的性能及应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料与试剂
3.2.2 HPAAm-HLPs/Alginate-Ca2+双物理交联DN水凝胶的制备
3.2.3 HPAAm-HLPs/Alginate-Ca2+双物理交联DN水凝胶的测试与表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 HPAAm-HLPs/Alginate-Ca2+双物理交联DN水凝胶的力学性能
3.3.2 HPAAm-HLPs/Alginate-Ca2+双物理交联DN水凝胶的恢复性
3.3.3 水凝胶的应变传感性及其在应变传感器的应用
3.4 小结
第4章 基于杂化交联网络的自愈合、自粘性、导电水凝胶的制备及应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料与试剂
4.2.2 HPAAm/CS-c-MWCNT杂化交联水凝胶的制备
4.2.3 HPAAm/CS-c-MWCNT杂化交联水凝胶的测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 水凝胶的形成
4.3.2 杂化水凝胶的力学性能
4.3.3 杂化水凝胶的自粘合性
4.3.4 杂化水凝胶的应变传感性
4.3.5 杂化水凝胶基应变传感器用于人体运动监测
4.3.6 水凝胶的自愈合性能
4.4 小结
第5章 氧化石墨烯增强抗冻、防干、导电水凝胶的制备及应用
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料与试剂
5.2.2 PAA/CS/GO/Gly水凝胶的制备
5.2.3 PAA/CS/GO/Gly水凝胶的测试与表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 PAA/CS/GO/Gly水凝胶的形成
5.3.2 水凝胶的机械性能
5.3.3 水凝胶的导电性
5.3.4 水凝胶的应变传感性
5.3.5 水凝胶应变传感器的应用
5.3.6 水凝胶的防冻性能
5.3.7 水凝胶的抗干性能
5.3.8 水凝胶的自愈合性
5.4 小结
第6章 结论与展望
致谢
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间研究成果
本文编号：3838885
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 柔性可穿戴传感器
1.2 柔性应变传感器
1.2.1 电阻型应变传感器及其应用
1.2.2 柔性应变传感器的优势与局限性
1.3 水凝胶材料及其在柔性传感器方面应用
1.3.1 水凝胶材料简介
1.3.2 高强韧水凝胶材料
1.3.3 水凝胶在可穿戴传感设备领域的应用
1.3.4 水凝胶在可穿戴设备应用中的局限性
1.4 本论文的设计思想与主要内容
第2章 杂化乳液粒子物理交联水凝胶的性能及应用
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料与试剂
2.2.2 核壳杂化乳液粒子(HLPs)物理交联的水凝胶的制备
2.2.3 水凝胶的测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 杂化乳液粒子的结构表征
2.3.2 水凝胶的形成
2.3.3 水凝胶的拉伸性能
2.3.4 水凝胶的恢复性能
2.3.5 水凝胶的压缩性能
2.3.6 水凝胶的应变传感性
2.3.7 水凝胶的压力传感性
2.3.8 水凝胶基可穿戴传感器用于人体运动监测
2.4 小结
第3章 基于双物理交联双网络水凝胶的性能及应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料与试剂
3.2.2 HPAAm-HLPs/Alginate-Ca2+双物理交联DN水凝胶的制备
3.2.3 HPAAm-HLPs/Alginate-Ca2+双物理交联DN水凝胶的测试与表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 HPAAm-HLPs/Alginate-Ca2+双物理交联DN水凝胶的力学性能
3.3.2 HPAAm-HLPs/Alginate-Ca2+双物理交联DN水凝胶的恢复性
3.3.3 水凝胶的应变传感性及其在应变传感器的应用
3.4 小结
第4章 基于杂化交联网络的自愈合、自粘性、导电水凝胶的制备及应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料与试剂
4.2.2 HPAAm/CS-c-MWCNT杂化交联水凝胶的制备
4.2.3 HPAAm/CS-c-MWCNT杂化交联水凝胶的测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 水凝胶的形成
4.3.2 杂化水凝胶的力学性能
4.3.3 杂化水凝胶的自粘合性
4.3.4 杂化水凝胶的应变传感性
4.3.5 杂化水凝胶基应变传感器用于人体运动监测
4.3.6 水凝胶的自愈合性能
4.4 小结
第5章 氧化石墨烯增强抗冻、防干、导电水凝胶的制备及应用
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验原料与试剂
5.2.2 PAA/CS/GO/Gly水凝胶的制备
5.2.3 PAA/CS/GO/Gly水凝胶的测试与表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 PAA/CS/GO/Gly水凝胶的形成
5.3.2 水凝胶的机械性能
5.3.3 水凝胶的导电性
5.3.4 水凝胶的应变传感性
5.3.5 水凝胶应变传感器的应用
5.3.6 水凝胶的防冻性能
5.3.7 水凝胶的抗干性能
5.3.8 水凝胶的自愈合性
5.4 小结
第6章 结论与展望
致谢
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间研究成果
本文编号：3838885
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3838885.html