西北大学于游《自然·通讯》正交光化学3D打印可(2)
图4:采用挤出印刷技术制造3D TCH。
3D TCH在电子产品中的应用
作为概念验证,通过使用OPAP和3D打印技术设计了一种具有生物启发性的类似“海参”的TCH传感器。如图5a所示,海参结构的关键特征是锚定在其身上的多个水凝胶触手。这些触手可以检测到外部物体和刺激。为了模拟这种分层结构,打印并组装了一个具有7×7个圆锥形单元的3D TCH阵列,以提供一个柔性电容器传感器,该传感器响应外部压力(图5b)。图5c表明,使用3D打印TCH的传感器对外力的灵敏度要优于电阻式和扁平电容器传感器。因此,这种灵活的设备能够清楚地检测出人类的轻微运动,例如弯曲的手腕,说话和跑步(图5d–f)。
图5:将TCH组装到柔性设备上。
【总结】
该研究报告了制备TCH的单罐Ru(II)/APS催化的OPAP的第一个示例。该策略很容易与挤出3D打印技术兼容,以便在任意基材上生产复杂的结构。这些定型的水凝胶具有导电性,韧性,并具有防冻性能。它们可用于环境压力传感器和温度执行器。与其他方法相比,该OPAP方法具有以下优点。首先,这是用于设计坚韧水凝胶的正交化学方法。它基于EDOT的光聚合和酪胺修饰的PVA的苯酚偶联反应。因此,天然聚合物(例如明胶,丝蛋白和牛血清白蛋白)和其他酚改性的聚合物可用于制备坚韧的水凝胶。可以将一些功能性聚合物引入该系统中进行设计,例如,形状记忆设备和执行器。其次,使用可见光辐射和生物相容性PVA可以在室温下对具有所需结构的细胞,蛋白质和含酶墨水进行图案化或打印。这使得在人造器官和组织工程领域的先进应用成为可能。第三,整个制造过程是在短光照射下完成的,因此可以通过将该过程与典型的众所周知的平版印刷和打印技术结合起来,用于制造成型的水凝胶。这些包括但不限于本文中使用的那些。第四,由于其固有的电致变色和电化学特性,这些含PEDOT的坚硬水凝胶可用作智能设备的显示或能量存储组件。由于其出色的抗冻性能,即使在低温下,这些设备也能很好地运行。这种OPAP策略为多网络硬质材料的研究开辟了新的视野,并将激发具有高分辨率图案和复杂结构的导电水凝胶的简单设计。OPAP方法和合成的TCH在生物和材料科学中具有许多潜在应用。
参考文献:doi.org/10.1038/s41467-021-21869-y
文章来源:《机械强度》 网址: http://www.jxqdzzs.cn/zonghexinwen/2021/0409/568.html
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