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苏州大学刘瑞远教授等《Prog. Mater. Sci.》:导电水凝胶用于能量获取和自驱动应用
2023-08-16  来源:高分子科技

  导电水凝胶由于其优异的生物相容性、机械性能、生物界面粘附性以及导电性使其成为可穿戴生物电子领域的重要材料。然而外接电源和复杂的电路设计极大程度限制了导电水凝胶基的可穿戴生物电子器件的广泛应用。从人体或复杂的工作环境中获取生物能使得可穿戴系统能够进行无线长期的人体健康监测以及智能化的人机交互,成为了近年来导电水凝胶的研究热点。


图1 导电水凝胶自供电生物器件方面的应用


  近期,麻省理工学院Canan Dagdeviren教授,中科院北京纳米能源所王中林院士,苏州大学张晓宏教授和刘瑞远教授团队对近年来导电水凝胶在能量收集和自供电生物电子的应用进行了总结。通过对近年来导电水凝胶(图2)用于生物能源收集和自供电生物器件的材料设计(图3)以及器件设计方面进行了总结与讨论,突出了水凝胶在此方面的独特优势;最后提出了新一代导电水凝胶多功能器件材料合成、器件设计面对的挑战和可行性的解决方法。该工作以“Conductive hydrogels for bioenergy harvesting and self-powered application”为题发表在《Progress in Materials Science》上(Progress in Materials Science 2023, 138, 101156)。文章第一单位为苏州大学,第一作者为刘瑞远教授团队科研助理张晨阳(目前是昆士兰科技大学在读博士研究生)、麻省理工学院的博士后Md Osman Goni Nayeem与刘瑞远教授团队在读博士研究生王志气。该研究得到国家与苏州自然科学基金委和国家重点研发计划的支持。


图2 不同种类的导电水凝胶


图3 基于导电水凝胶的生物能量收集器与代表性示例

  该工作是刘瑞远教授团队近期关于可穿戴能源材料与器件的最新进展之一。最近的五年中,团队聚焦于可穿戴电子器件的供电需求,开发了系列高效柔性能量捕获器件(Advanced Materials 2023, 35, 202305438;Advanced Energy Materials 2023, 13, 2204091;Nano Energy 2023, 106, 108081;Advanced Materials 2018, 30, 1705195;Advanced Materials 2018, 30, 1705918)和传感器件(Nano Energy 2022, 95, 106991;Nano Energy 2022, 95, 107056;Advanced Functional Materials 2018, 28, 1705808;Materials Today 2018, 21, 216);面向从工作环境中获取能量用于器件运行的柔性自供电系统(Progress in Materials Science 2023, 138, 101156),团队也系统探索了集成发电和储能装置的柔性自充电电源(Nature Review Materials 2022, 7, 870; Advanced Energy Materials 2020, 10, 2000523)。


  刘瑞远教授团队长期招聘博士后和科研助理,研究方向包括但不限于柔性能量捕获/传感器件、功能材料、可穿戴电子器件等,有意者请联系刘老师:ryliu@suda.edu.cn。



  刘瑞远教授课题组主页:http://flexible.energy.suda.edu.cn/main.htm

  原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0079642523000889

  下载:Conductive hydrogels for bioenergy harvesting and self-powered application

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(责任编辑:xu)
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