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可捕获低品阶热能的离子水凝胶热电材料及其应用

柔性可穿戴电子产品给人们的现代化智能生活带来了诸多便利。而作为可穿戴产品的核心元件-传感器需要不断地充电供能,这不利于长时间的使用。基于热电转换的自供能组件可以收集人体热能来实现对传感器供能的目的,传统的热电材料多为半导体、金属导体等刚性材料,且多具有毒性,不适用于柔性电子设备。离子导体类热电转换材料兼具良好的柔性与热电转换性能,有望应用于自供电传感器及为柔性电子设备供电。当前离子水凝胶热电材料在实际应用中存在以下问题:(1)电导率与塞贝克系数都较低,热电转换效率较差;(2)离子水凝胶的环境耐受性较差,容易失水与冻结。本文采用廉价的聚丙烯酰胺与海藻酸钠作为柔性衬底,不同的锂盐作为导电介质,成功制备了聚丙烯酰胺/海藻酸钙/硫酸锂自供电应变传感器以及聚丙烯酰胺/氯化锂离子水凝胶热电发电机,主要内容如下:(1)制备了聚丙烯酰胺/海藻酸钙/硫酸锂高拉伸性准固态水凝胶,可应用于可穿戴式自供能人体运动传感器,且具有2800%的断裂伸长率和良  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
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可捕获干细胞的颗粒水凝胶设计与制备

水凝胶是由亲水性聚合物链相互交联形成的三维网络,它能够吸收和保留大量的水,并且具有在分子水平和纳米水平输送物质的能力,同时还能够保持类似固体的性质,因此在生物医学领域中能够作为一种支架材料应用于药物传递、组织工程和伤口愈合等方面。然而,近年来,随着人们对于人体组织与细胞的深入研究,对于水凝胶在再生医学与组织工程领域的应用也提出了更高的要求。颗粒水凝胶是一种由许多微米级水凝胶堆积而成,具有微米级孔隙网络的新型水凝胶。比起块状水凝胶,颗粒水凝胶具有良好的可注射性、便于调节的微米级孔隙以及独特的模块化性质,所以与块状水凝胶相比,颗粒水凝胶能够更加精确地对细胞或者组织进行调控,也更适用于作为一个多功能生物材料去解决生物医学方面的复杂问题。鉴于颗粒水凝胶在生物医学领域的巨大潜力,本文拟制备一种生物相容性良好的颗粒水凝胶,并对其在再生医学与组织工程方面的应用进行了初步探究。主要开展了以下两个工作:一、颗粒水凝胶的制备及其表征本工作分别采用了...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

长春工业大学
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两性离子水凝胶的制备及响应性研究

水凝胶是含有大量水的三维聚合物网络结构的柔软湿润性材料,具有良好的生物相容性,在人造器官、药物传输、柔性传感材料及组织工程上面都有巨大的潜力。但由于水凝胶含有大量水,所以水分会不可避免的流失,而水凝胶脱水后的机械强度、导电性等性能不可恢复,严重限制了水凝胶的实际应用。为了解决这一问题,我们进行了一系列实验探究,具体研究分为以下几部分:(1)第一章中我们报道了一种P(AA-SMA-SBMA)两性离子共聚物基水凝胶,它通过丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸十八酯(SMA)和二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(SBMA)的聚合。由于含有高强度的胶束交联,该水凝胶脱水后具有抗溶胀、高力学性和可重复使用性。采用SEM、Raman、FT-IR、XRD、DSC、SAXS、流变等手段对原水凝胶和脱水水化后水凝胶的结构进行了表征。实验证明,由于三维网络结构中疏水和超亲水相互作用的协同作用,制备的水凝胶经过多次水化/脱水过程后,既能保持宏观性能,又能保持微观...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

长春工业大学
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壳聚糖/聚丙烯酸粘性自愈合水凝胶的制备及性能研究

水凝胶作为一类具有3D网络结构的柔软材料,可保持高含量水,因其可调节的物理和化学性质以及与生物材料的固有相似,已被应用于药物递送、伤口敷料、柔性电子设备和传感器等领域。研究者们发现将导电物质引入水凝胶体系中,不仅能够提高导电能力,有的还增强了力学性能,所以对导电水凝胶柔性传感器的开发和研究近年来得到了学者们的关注。但是开发出来的水凝胶往往因为性质简单局限了它的应用。基于此,本文构建了一种集优异的自粘性、导电性、力学性能和自愈合性于一体的多功能水凝胶传感器。具体工作内容如下:(1)利用壳聚糖(CS)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)溶液和Fe~(3+),成功地构建出了一种多功能的水凝胶传感器。探究了该水凝胶的形成机理和性能研究。壳聚糖为碱性多糖,只能溶解于酸性溶液中。在水凝胶体系中引入AMPS,使壳聚糖进一步溶解,发生静电相互作用,增强了力学性能。测得水凝胶的断裂强度为356.81 k Pa,并且断裂应变也...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
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基于聚乙烯醇的复合水凝胶的制备及其在医用敷料领域中的应用研究

每年在全世界都有成千上万的患者因为烫伤、烧伤以及事故造成的皮肤损伤而饱受折磨,这些事故可能导致感染、残疾甚至死亡。为此,人们开发了不同的医用敷料来应对损伤。但是传统的医用敷料(如纱布)在保护伤口和促进伤口恢复上均有一定缺陷,单一水凝胶敷料也存在机械性能较差和不能抵抗微生物等缺点。而基于聚乙烯醇(PVA,Polyvinyl alcohol)的水凝胶有良好的生物相容性且无毒,能够为伤口提供湿润的恢复环境,在其中添加其他材料后,复合水凝胶可以获得良好的综合性能,从而解决这些问题。在这个背景下,本论文使用PVA和其它材料制备了具有无毒、抗菌、良好力学性能以及理想的水蒸气透过率等特性的新型复合水凝胶。本论文的研究可分为以下三个部分:1.采用循环冻融法制备了聚乙烯醇/壳聚糖-铈(PVA/Cs-Ce,Cs(Chitosan))复合水凝胶,并通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征。此外,还研究了不...  (本文共94页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
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多功能高强度水凝胶的制备及其性能研究

水凝胶作为“智能”材料应用于药物输送领域,有效改进了传统给药的不足。具有导电性能的水凝胶作为可穿戴设备用于检测人体活动,在电子皮肤和可植入设备等领域也引起了极大的关注。然而,目前制备的智能响应型水凝胶存在凝胶力学性能差、单体和交联剂具有生物毒性等缺点,限制了凝胶作为药物载体的进一步应用。同样,常规的导电凝胶不能兼具有良好的生物相容性和机械性能。针对这些不足,本文以具有良好生物相容性的聚乙烯醇为基础原料,设计了两类双网络凝胶。(1)利用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯亚胺(PEI)、戊二醛(GA)合成了具有pH响应性能的智能双网络水凝胶。PVA通过冷冻/解冻循环形成第一重网络,PEI和GA通过化学交联形成第二重网络。双网络凝胶具有良好的机械性能,其拉伸强度可以达到2.71MPa。在50%形变下,凝胶的压缩强度可以达到4.13 MPa。凝胶还具有良好的弹性和抗疲劳性。以水杨酸钠为药物模型,研究了水凝胶在不同pH条件下的药物释放性能。结果表...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>