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      非常靈活且可附著的凝膠在其改變形狀時(shí)發(fā)出不同的電信號(hào)
      
			
      
				2018-11-19 16:40:53
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			  來(lái)源：Cell Press
			
      
		
      
				
		
      
			
      結(jié)合二維納米片的復(fù)合水凝膠具有令人印象深刻的物理和導(dǎo)電性能，適用于檢測(cè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。
      

      這可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用于可穿戴電子設(shè)備，軟機(jī)器人以及即時(shí)醫(yī)療測(cè)試和監(jiān)控。
      

      水凝膠由沙特阿拉伯國(guó)王阿卜杜拉科技大學(xué)(KAUST)的一組研究人員通過(guò)將“水晶粘土”(一種常用于玩具制造的低成本水凝膠)與MXene納米片相結(jié)合而制成。
      

      非常靈活且可附著的凝膠在其改變形狀時(shí)發(fā)出不同的電信號(hào)
      

      “最重要的發(fā)現(xiàn)是基于MXene的水凝膠對(duì)壓縮和拉伸[拉伸]力的反應(yīng)不同，”領(lǐng)導(dǎo)該研究的KAUST材料科學(xué)家Husam Alshareef說(shuō)。“它對(duì)以不同方向和不同速度施加的力也有不同的反應(yīng)。這使復(fù)合水凝膠能夠感知復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。“
      

      MXenes是一種相對(duì)較新的高導(dǎo)電2D無(wú)機(jī)化合物，在電化學(xué)儲(chǔ)能裝置中顯示出前景。但是在這項(xiàng)研究之前，已經(jīng)進(jìn)行了有限的研究來(lái)研究它們?cè)趥鞲袘?yīng)用中的潛力。
      

      將水晶粘土與MXene納米片結(jié)合，一方面在納米片之間產(chǎn)生三維連接，另一方面在水凝膠的聚合物鏈和水之間形成三維連接。這使得新的“M-水凝膠”顯著更具伸縮性。
      

      普通水凝膠的可拉伸性小于2200%(長(zhǎng)度約2.5cm至約55cm)，M-水凝膠的伸縮率為3400%(長(zhǎng)度為2.5cm至86cm以上)。
      

      另外，將一片M-水凝膠分成兩片，然后輕輕地重新連接，導(dǎo)致瞬間“自我彈性”，在拉伸后沒(méi)有出現(xiàn)由于初始斷裂引起的無(wú)力跡象。拉伸重新連接的正常水凝膠導(dǎo)致機(jī)械弱點(diǎn)，然后在附著點(diǎn)處失效。
      

      研究小組還發(fā)現(xiàn)，壓縮M-水凝膠可以減少M(fèi)Xene納米片之間的分離，使它們更容易相互接觸，從而提高水凝膠內(nèi)的導(dǎo)電性。
      

      另一方面，拉伸它增加了MXene納米片之間的間距，增加了M-水凝膠的電阻。這意味著電信號(hào)隨著各種壓力施加到M-水凝膠而改變。因此，例如，將M-水凝膠放在人的Adam's蘋果上會(huì)導(dǎo)致根據(jù)發(fā)音的字母發(fā)出不同的電子信號(hào)。
      

      此屬性可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序，以幫助人們了解聲音受損。
      

      此外，當(dāng)兩個(gè)人在M-水凝膠頂部寫下相同的單詞時(shí)，發(fā)生了不同的電信號(hào)。這可能會(huì)導(dǎo)致防偽應(yīng)用。
      

      Alshareef和他的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在構(gòu)建M-水凝膠原型，用于涂覆到可植入設(shè)備上，如心臟起搏器，可以使用超聲波源遠(yuǎn)程充電，而無(wú)需將其從身體中取出。
      

      “我們也正在研究這種材料在各種應(yīng)用中的應(yīng)用，包括生物傳感，藥物輸送，軟機(jī)器人的觸覺(jué)反饋，震顫傳感器和摩擦電納米發(fā)電機(jī)[能量收集設(shè)備]，”Alshareef說(shuō)，“潛力實(shí)際上是巨大。只有進(jìn)一步研究，我們才能了解這種材料最具商業(yè)可行性的途徑。“
      
			

			
        
      
			
      
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