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產(chan) 品分類
Product Category水凝膠用作組織工程的支架、藥物輸送的載體(ti) 、光學和流體(ti) 的驅動器，以及用於(yu) 生物學研究的模型細胞外基質。然而，水凝膠的應用範圍往往受到其機械性能的嚴(yan) 重限製。大多數水凝膠不表現出高拉伸性。例如，藻酸鹽水凝膠在拉伸到其原始長度的約1.2倍時會(hui) 破裂。一些合成彈性水凝膠已經實現了10-20 的拉伸，但已知當樣品包含缺口時，彈性凝膠會(hui) 顯著減少可實現的拉伸。大多數水凝膠很脆，具有10 J/m2左右的斷裂能，相比之下，軟骨具有 ~1000 J/m2的斷裂能量，天然橡膠的斷裂能為(wei) ~10,000 J/m2。人們(men) 投入了大量精力來合成具有增強機械性能的水凝膠，某些合成凝膠的斷裂能量已達到100–1000 J/m2。盡管取得了令人振奮的成就，但水凝膠的大部分特性空間仍未被開發。
某些合成水凝膠已經實現了出色的機械性能。含有滑環聚合物的水凝膠可以拉伸其初始長度的10倍以上，四聚（乙二醇）凝膠的強度為(wei) ~2.6 MPa。這些凝膠會(hui) 彈性變形。彈性凝膠是脆性的，對缺口敏感，也就是說，當樣品包含缺口或任何其他導致不均勻變形的特征時，高拉伸性和強度會(hui) 顯著下降。通過引入能量耗散機製，可以使凝膠變得堅韌且對缺口不敏感。例如，斷裂能量為(wei) ~1000 J/m2是通過雙網絡凝膠實現的，其中兩(liang) 個(ge) 網絡分別通過共價(jia) 鍵交聯，一個(ge) 網絡具有短鏈，另一個(ge) 網絡具有長鏈。當凝膠被拉伸時，短鏈網絡破裂並耗散能量。然而，短鏈網絡的破裂會(hui) 造成損害。第一次加載後，凝膠不會(hui) 從(cong) 損傷(shang) 中恢複;在隨後的載荷下，斷裂能量大大降低。為(wei) 了實現可恢複的能量耗散機製，最近的幾項工作已經用非共價(jia) 鍵取代了破裂的共價(jia) 鍵。例如，在具有三嵌段鏈共聚物的凝膠中，不同鏈的末端嵌段形成玻璃狀結構域，不同鏈的中間嵌段形成離子交聯。
當凝膠被拉伸時，玻璃結構域保持完整，而離子交聯會(hui) 斷裂並耗散能量。離子交聯在第一次加載後的一段時間內(nei) 重組。可恢複的能量耗散也可以受到疏水締合的影響。當親(qin) 水性聚合物網絡中由疏水雙層製成的凝膠被拉伸時，雙層會(hui) 解離並耗散能量，卸力後，雙層重新組裝，導致恢複。然而，現有工作已證明斷裂能量與(yu) 雙網絡凝膠相當或更低。
PAA-PAH/LiCl柔性水凝膠
可穿戴電子產(chan) 品的不斷發展，引發了對現代儲(chu) 能和轉換係統的新興(xing) 需求，這要求整個(ge) 設備在各種機械應變下保持優(you) 異的電化學性能。柔性超級電容器（SCs）作為(wei) 典型代表，因其高功率密度和長循環壽命而受到廣泛關(guan) 注。然而，在實際應用中，這些SC可能會(hui) 因長時間使用變形或嚴(yan) 重的機械衝(chong) 擊而遭受結構損壞，最終導致設備故障、額外的能源成本和大量的廢物。可靠性和壽命的提高已成為(wei) 實現理想的可穿戴SCs的關(guan) 鍵問題，而目前對柔性SCs的研究大多集中在製造具有增強電容或最小尺寸的新型電極材料上，以便於(yu) 與(yu) 各種器件結構兼容。固體(ti) 聚合物電解質是柔性SC的另一個(ge) 核心成分，通常具有電解質和隔膜的雙重作用，由於(yu) 其高離子電導率和低電解質泄漏風險，在便攜式、可穿戴SC中的研究興(xing) 趣越來越大，例如水凝膠電解質。
聚乙烯醇（PVA）是迄今為(wei) 止報道的基於(yu) 聚電解質的柔性SCs中使用廣泛的電解質，因為(wei) 它無毒，成本低且易於(yu) 加工。但是，PVA存在一些固有的缺點，嚴(yan) 重限製了其的廣泛使用。首先，PVA粉在水中的溶解需要高溫的輔助，並且一般添加強酸/強堿，例如硫酸或者氫氧化鈉來提高PVA水溶液的離子電導率，這兩(liang) 者都使PVA易於(yu) 氧化並導致不穩定的電化學性能。其次，物理交聯無序的PVA電解質（通常用作PVA/鹽/水的混合物）呈現出濃稠的液體(ti) 形式而不是固定的形狀。這意味著電子設備對電極甚至基板的靈活性有依賴性，這需要額外使用隔膜和柔性基板，這就增加了在高應變下保持整個(ge) 設備結構完整性和設備電容的難度。盡管PVA可以通過氫鍵進行改性以實現固體(ti) 凝膠，但它仍然受到吸水率和保留率低的影響，這不僅(jin) 對器件的工作溫度和封裝技術提出了嚴(yan) 格的要求，而且導致所得SCs的離子電導率和循環穩定性顯著降低，此外，這些改性的PVA凝膠通常表現出的柔韌性和機械強度不令人滿意，這通常隨PVA的類型和具體(ti) 的製備方法而變化。最後一點，PVA難以再生，表現出高成本，並且強酸/強堿性化學物質有嚴(yan) 重的環境汙染。自愈甚至可再生性是解決(jue) 聚合物電解質不可避免的物理損傷(shang) 導致的柔性電子器件實際性能損壞的有效方法之一。因此，對於(yu) 上述限製，非常需要開發低成本和可靠的PVA替代品，這些替代品具有柔軟、耐用和可再生的特點，以適應柔性SCs器件在實際使用中的長期運動。
最近，一些用於(yu) SC的新型水凝膠電解質已被開發用於(yu) 設計和製造具有附加功能的儲(chu) 能裝置。它們(men) 中的大多數在輕微損傷(shang) 時可以自愈，至於(yu) 嚴(yan) 重損傷(shang) 甚至破碎，則需要具有更好自愈能力的可再生性（自愈和再生過程的區別如圖所示）。
單網絡（SN）柔性水凝膠
摩擦納米發電機（TENG）是基於(yu) 靜電感應和摩擦電效應耦合的發明。TENG基本上可以看作是一種電容式可變電場源，其輸出功率與(yu) 摩擦電荷密度有關(guan) 。TENGs可以收集人類日常生活中無處不在的機械能，包括波浪、風，以及呼吸和身體(ti) 運動等人體(ti) 運動。與(yu) 其他電源相比，TENGs在設計簡單、成本低、可移植性等方麵具有的優(you) 勢。TENGs的顯著優(you) 勢使其在人工智能、可穿戴電子設備、物聯網和生物醫學設備方麵具有巨大潛力。在便攜式可穿戴設備對綠色和可持續能源的快速需求方麵，TENGs的研究取得了的成就。
實驗樣本：
柔性水凝膠
實驗目的：
去除所有水分，凍幹並研磨成白色沙粒狀粉末
實驗設備：
米兰免费网站大全下载Mercury180M
實驗過程：
1.打開凍幹機預冷，設置好凍幹程序包括預凍和升華程序。
2.將樣品分裝到合適的容器內(nei) ，放置於(yu) 超低溫冰箱內(nei) 2小時，取出後研碎成沙粒狀，隨後將樣品放置於(yu) 富睿捷原位凍幹機Mercury180M隔板上。
3.啟動設置好的凍幹程序，凍幹工藝：預凍-40℃，持續時間5h。升華程序-40℃～25℃，持續時間28h。
4.程序結束後，釋壓取出凍幹好的樣品，儲(chu) 存或者進行後續實驗。
實驗結果：經過凍幹後樣品狀態良好，達到客戶預期效果。
凍幹前後對比圖如下（共兩(liang) 種形態）：
