太原理工大学张虎林教授团队 Nano Energy: 互穿网络热电水凝胶用于无源可穿戴信息转换

2023-06-21 来源：高分子科技

柔性便携式电子设备已经逐步应用到个人医疗健康体系和日常检测中，但对于一些特殊的患者无法与他人、特别是医护人员进行正常的沟通，这对正确指导康复过程提出了很大的挑战。因此，通过建立人机交互界面为患者和医护人员提供实施的帮助和协助是必不可少的。

图1. 互穿网络热电凝胶的设计

近期，太原理工大学信息与计算机学院张虎林教授团队开发了一种由PAAm/PVA制备的互穿网络热电水凝胶（TG-IPNH），表现出良好的机械性能和热电性能。单个器件在10 K温差下能达到124 μA 的短路电流。基于凝胶温度敏感性的热电响应，结合摩斯电码设计得到一个实现无源信息转换的凝胶腕带，可以为失语症患者提供实施的帮助。该项研究为语言障碍人群沟通提供了一种新的可能，尤其是在智能医疗与紧急救助方面。该工作以“Self-powered information conversion based on thermogalvanic hydrogel with interpenetrating networks for nursing aphasic patients”为题发表在《Nano Energy》（IF=19）。文章第一作者是太原理工大学硕士研究生李嘉宁，通讯作者为张虎林教授，该研究得到了山西省自然科学基金以及山西省科技合作与交流专项的支持。

图2. 互穿网络热电凝胶的力学性能

图3. 互穿网络热电凝胶的热电性能

图4. 互穿网络热电凝胶的设计

该成果是张虎林教授团队关于凝胶热电器件研究的最新进展，该项工作提供了基于热电转换技术在医疗领域关于信息转换和人机交互一种可行的策略。为人体废热的回收和柔性可穿戴热电器件提供了新思路。在过去两年中，团队制备了一系列基于不同聚合物网络和热电氧化还原对的热电凝胶器件，并致力于开拓凝胶热电器件的应用场景，取得了一系列的研究成果，具体详见：基于热电凝胶的无源信息转换系统(Compos.Sci.Tech.,2023,239,110077,Nano Energy,2023,106,108077)，用于热管理和热回收的无水热电凝胶(ACS Appl.Polym.Mater.,2023,10.1021/acsapm.3c00481)，基于深度学习算法的婴儿智能监护系统(Adv.Funct.Mater.,2022,32,2204803)，太阳能热能收集器件(Nano Energy,2022,100,107449，Sens.Actuat.A-Phys.,2023,354,114305)，无源呼吸、体温等体征监测策略(ACS Appl.Mater.Interfaces,2022,14,48743，ACS Appl.Mater.Interfaces,2021,13,37306，J.Mater.Chem.C,2022,10,13789，Nano Res.,2023,10.1007/s12274-023-5621-2)等。

作者简介：张虎林，太原理工大学教授、博士生导师、学术委员会委员，山西省青年拔尖人才、三晋英才-拔尖骨干人才、山西省高校科技功勋，山西省青年科技工作者协会理事、中国青年科技工作者协会理事、四川省杰出青年基金获得者。2014年博士毕业于重庆大学，2012年8月到2014年1月赴美国佐治亚理工学院联合培养，2017年在香港理工大学访学1年。研究领域为微纳能源收集与无源传感。目前，已在Adv. Mater.、Nano Lett.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy等国际一流学术刊物上发表SCI论文100余篇，其中第一/通讯作者45篇（22篇IF>10），论文被引用6500余次，h因子为39，申请美国专利4项、中国专利9项（已授权5项），所做的工作曾被CNN、BBC、NanoWerk、科学网、太原日报等报道，研究成果获评2019年山西省自然科学二等奖（排名第1）、JMCC Emerging Investigators-2022。主持国家自然科学基金青年项目、山西省自然科学基金、四川省杰出青年基金、国家重点研发计划子课题等，另参与多项课题。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108612

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻