基于纤维素纳米晶的自我愈合的纳米复合物水凝的设计和在运动传感和汗水检测中的应用
Zehua Hou1, Tianjun Zhou1, Liangjiu Bai1,2
1Key Laboratory of High Performance and Functional Polymers in the Universities of Shandong Province, Collaborative Innovation Center of Shandong Province for High Performance Fibers and Their Composites, School of Chemistry and Materials Science, Ludong University, Yantai 264025, China.
ACS applied materials & interfaces
|July 3, 2024
概括
这项研究开发了一种新的水凝传感器,使用基于纤维素纳米晶的纳米复合材料,同时检测人类运动和汗水生物标志物,如尿酸.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 由于其机械性能,水凝对于灵活的传感器至关重要.
- 人的汗水含有生物标志物,表明生理状态.
- 在水凝中将汗水检测与运动传感集成具有显著的价值.
研究的目的:
- 开发一种基于水凝的传感器,能够同时监测人类运动和检测汗水中的生物标志物.
- 为了提高水凝的性能,使用鱼灵感的化学和纳米复合材料来提高性能.
主要方法:
- 纤维素纳米晶体 (CNCs) 经过多多巴胺 (PDA) 和金纳米粒子 (AuNPs) 的修饰,产生了CNCs@PDA-Au纳米复合材料.
- 这些纳米复合材料与聚乙烯醇 (PVA) 结合,通过冷解循环形成PVA/CNCs@PDA-Au水凝.
- 由此产生的水凝被制造成用于电化学检测和机械应变传感的传感器.
主要成果:
- 这种PVA/CNCs@PDA-Au水凝具有出色的机械强度 (7.2MPa) 和自我愈合能力 (88.3%).
- 运动传感器表现出快速响应时间 (122.9毫秒),广泛的应变范围 (0-600.0%) 和高稳定性.
- 水凝传感器成功检测出汗中的尿酸,其范围广泛 (1.0-100.0μmol/L),检测极限较低 (0.42μmol/L).
结论:
- 开发的PVA/CNCs@PDA-Au纳米复合物水凝有效地整合了人类运动传感和汗水生物标志物检测.
- 这种双功能的水凝传感器显示了先进的可穿戴健康监测系统的前景.
- 这项研究强调了以贝为灵感的化学在创造高性能功能水凝方面的潜力.
