ในฐานะที่เป็นวัสดุสามมิติที่อุดมไปด้วยน้ำ ไฮโดรเจลจึงมีลักษณะที่ยืดหยุ่นสูง โปร่งใส และความเข้ากันได้ทางชีวภาพ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในคอนแทคเลนส์ เครื่องสำอาง วิศวกรรมเนื้อเยื่อ วัสดุปิดแผล และสาขาอื่นๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไฮโดรเจลนำไฟฟ้าได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในด้านเซ็นเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจลทั่วไปจะสูญเสียคุณสมบัติเดิมเนื่องจากการแช่แข็งที่อุณหภูมิต่ำ ทำให้จำกัดการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ

Wang Yang, lv ang และ zhang lina รองศาสตราจารย์ของมหาวิทยาลัยหวู่ฮั่น ประสบความสำเร็จในการเตรียมไฮโดรเจลเซลลูโลสที่เป็นสื่อนำไฟฟ้าแบบไอออนิกที่ต้านการแข็งตัว ซึ่งสามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์วัดแรงดึง แรงกด และอุณหภูมิ คุณสมบัติต้านการแข็งตัวของไฮโดรเจลแตกต่างจากไฮโดรเจลแบบดั้งเดิมช่วยให้ทำงานได้ดีที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ การค้นพบนี้ตีพิมพ์ในวารสาร ACS Applied Materials & Interfaces

กุญแจสำคัญของสารป้องกันการแข็งตัวและการนำไฟฟ้าของเซลลูโลสไฮโดรเจลอยู่ที่เบนซิล ไตรเมทิล แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งเป็นสารละลายที่เป็นน้ำของเบสอินทรีย์ซึ่งเป็นหนึ่งในระบบตัวทำละลายเซลลูโลสใหม่ที่ทีมพัฒนาขึ้นมา หลังจากการเชื่อมขวางทางเคมีของสารละลายเซลลูโลส เบสอินทรีย์ที่เป็นตัวทำละลายจะไม่ถูกชะล้างออกไปเหมือนในกระบวนการเตรียมแบบดั้งเดิม แต่จะถูกเก็บไว้โดยตรง คุณสมบัติในฐานะอิเล็กโทรไลต์ทำให้เซลลูโลสไฮโดรเจลมีคุณสมบัติต้านการแข็งตัวและการนำไฟฟ้าโดยรวม

ประสิทธิภาพของไฮโดรเจลเซลลูโลสแบบดั้งเดิมและเซลลูโลสไฮโดรเจลที่ป้องกันการแข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำ

นักวิจัยใน - 24 ℃ อุณหภูมิต่ำจะตรึงความต้านทานของไฮโดรเจลที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งจับจ้องอยู่ที่ข้อต่อนิ้ว ไม่ว่าจะโดยการงอนิ้วขอบเดียวกันและเร็วหรือช้าที่ช่วงการยืดที่แตกต่างกัน ค่าสัมพัทธ์ของความต้านทานของเจลน้ำที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามการเคลื่อนไหวของนิ้ว แสดงให้เห็น แอมพลิจูดของการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกัน และสัญญาณรบกวนหรือฮิสเทรีซิสที่แทบจะตรวจจับไม่ได้ ไฮโดรเจลและไม่มีการเสียรูปถาวรเนื่องจากการยืด แสดงให้เห็นว่าเจลน้ำนำไฟฟ้ามีสมบัติเชิงกลที่เสถียรในอุณหภูมิต่ำ - ต้านทานแรงดึงและประสิทธิภาพการตอบสนองที่ละเอียดอ่อน

ไฮโดรเจลต้านการแข็งตัวถูกใช้เป็นเซ็นเซอร์ยืดเพื่อจำลองการงอนิ้วที่อุณหภูมิต่ำ

ไม่เพียงแค่นั้น นักวิจัยยังจะผลิตอิเล็กทริกอีลาสโตเมอร์ในไฮโดรเจลที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าระหว่างเซ็นเซอร์ "การตอบสนองสองเท่า" ซึ่งมีความจุและความต้านทานที่ไวต่อแรงกด - ชนะขั้นต่ำและประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์สองเท่า การทดลองเพิ่มเติมพิสูจน์ว่าการตอบสนองทั้งสองไม่รบกวน ซึ่งกันและกัน แสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์ที่ใช้ไฮโดรเจลนำไฟฟ้าต้านการแข็งตัวมีความไวเชิงกลและความร้อนที่เสถียร มีประสิทธิภาพการตอบสนองที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ เสถียรและพลิกกลับได้ และเหมาะสำหรับลักษณะของอุณหภูมิต่ำโดยใช้อุณหภูมิ สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนของประดิษฐ์ที่อ่อนนุ่ม อุปกรณ์ข่าวกรอง

การทดสอบความไวทางกลและความร้อนของเซ็นเซอร์ไฮโดรเจลนำไฟฟ้าที่ป้องกันการแข็งตัว

หัวข้อวิทยานิพนธ์: ไฮโดรเจลเซลลูโลสเซลลูโลสนำไฟฟ้าที่โปร่งใส ต้านการเยือกแข็ง มีความไวเสถียรที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ 

ลิงค์วิทยานิพนธ์: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.9b15849