هیدروژل‌های یونی آلی پلی(وینیل الکل) نانولیفی برای لنزهای تماسی هوشمند و حسگر تعاملی انسانی

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

بیوالکترونیک هیدروژل به‌عنوان یکی از نسل­‌های بعدی لوازم الکترونیکی پوشیدنی و کاشتنی، زیست­‌سازگاری و انعطاف‌­پذیری عالی را برای پیوند بدن انسان و وسایل الکترونیکی تضمین می­­‌نماید. با اینحال، ویژگی‌­های فراریت، ماتی و شکنندگی هیدروژل‌­ها به‌­دلیل شبکه سه بعدی محدود و ریزمقیاس به‌­طور جدی کاربرد عملی آنها را محدود می‌­نماید. در پژوهش، نوعی از اورگانوهیدروژل‌های پلی(وینیل الکل) نانولیفی هوشمند و قوی گزارش شده است که از طریق اتصال متقابل فیزیکی یک مرحله‌ای ساخته شده‌اند. این شبکه نانولیفی که توسط نانوکریستال‌های PVA متعدد به هم متصل شده است، تشکیل هیدروژل‌های ارگانو با شفافیت بالا (90%)، مقاومت در برابر خشک شدن، سختی بالا (3/2 MJ/m³) و استحکام کششی (1/4 MPa) را امکان‌پذیر می‌سازد. برای کاربرد سنسور کرنش، ارگانوهیدروژل یونی PVA پس از خیساندن در محلول NaCl حساسیت خطی عالی (GF = 1.56، R² > 0.998) را به­‌دلیل شبکه نانولیفی PVA همگن نشان می‌­دهد. در این بررسی کاربردهای بالقوه ارگانوهیدروژل بر اساس PVA نانولیفی در لنزهای تماسی هوشمند و تشخیص احساسات نشان داده ­می‌­شود. چنین استراتژی راهی موثر برای ساخت اورگانوهیدروژل‌های قوی، سخت، زیست سازگار و یونی رسانا فراهم می‌­نماید و سبب کاربردهای حسگر چند منظوره در بیوالکترونیک‌های انعطاف‌پذیر نسل بعدی را روشن می‌گردد.

نتیجه‌­گیری

به­‌طور خلاصه، نوعی هیدروژل ارگانوژل یونی PVA با عملکرد مکانیکی برتر، شفافیت بالا، حساسیت بسیار خطی و زیست سازگاری برای لنزهای تماسی هوشمند و حسگر تعاملی انسانی از طریق پیوند متقابل فیزیکی کامل یک مرحله‌ای با استفاده از گلیسرول به­‌عنوان کمک حلال توسعه داده‌ شده­‌است. معرفی گلیسرول نه تنها هیدروژل ارگانوژل PVA را دارای خاصیت ضدخشکی بالایی می­کند، بلکه منجر به ایجاد شبکه نانولیفی با نقاط اتصال عرضی کوچک فراوان در مقایسه با هیدروژل های PVA می‌­شود. در نسبت گلیسرول/آب 1:1، ارگانو هیدروژل PVA به­‌دلیل درهم تنیدگی عظیم زنجیره‌های مولکولی PVA و افزایش اتصال متقابل فیزیکی، خاصیت مکانیکی عالی از خود نشان می‌دهد. علاوه‌­بر این، ارگانوهیدروژل یونی PVA پس از خیساندن در محلول نمک رسانای یونی است،که حساسیت کرنش بسیار خطی را تحت کشش و پتانسیل بالا برای کاربردهای حسگر پوست یونی ایجاد می‌­نماید، مانند لنزهای ارگانوهیدروژل هوشمند، تشخیص احساسات و تشخیص خمش مفصل انسان را ممکن می‌سازد. بنابراین، ارگانوهیدروژل یونی امیدوارکننده، که برای سایر سیستم‌ها نیز قابل استفاده است، فرصت‌هایی را برای نسل بعدی الکترونیک فراهم نموده و پتانسیل زیادی در سنجش تعاملی انسان و هوش مصنوعی نشان می‌دهد.

دانلود فایل : هیدروژل­های یونی آلی پلی (وینیل الکل) نانولیفی برای لنزهای تماسی هوشمند و حسگر تعاملی انسانی

Reference

Zha XJ, Zhang ST, Pu JH, Zhao X, Ke K, Bao RY, Bai L, Liu ZY, Yang MB, Yang W. Nanofibrillar poly (vinyl alcohol) ionic organohydrogels for smart contact lens and human-interactive sensing. ACS applied materials & interfaces. 2020 Apr 24;12(20):23514-22.

DOI: 10.1021/acsami.0c06263?ref=pdf

ترجمه و ویرایش : هانیه میران موسوی