/高分子先进回收交流群/
让专业的人聚在一起, 绿色化工/化学、物理回收/PCR材料等交流群❤️↓
柔性传感器在健康与人机交互等方面具有不可替代的应用。当前虽然已开发出多种类型的柔性传感器，但是目前的很多柔性传感器都需要整合外部电源。这已成为柔性传感器发展的重要瓶颈。为解决这个问题，一种常见的、较为成熟的方法是将光伏电池等做成非常规的几何形状，以实现薄型、可弯曲和可拉伸的设计，其生产过程需要用到微加工技术，能耗较高，步骤多，因而发展受到限制。此外，压电材料、热电材料等也被用来构筑自供能柔性传感器。这类自供能设计能避免刚性供电器件整合的问题，但是这类传感器往往只能对某一刺激，比如压力，产生响应。近年来，原电池型自供能柔性传感器也得到了一定的发展。这类柔性传感器利用电解质材料的精心设计与电极反应可实现对多种刺激信号的响应。但是基于原电池的柔性自供能传感器在成型制造方面仍较为繁琐，且在无接触动作传感等方面的应用也鲜有报道。
近期，宁波大学翁更生教授课题组基于前期在原电池型柔性自供能传感器方面的研究，开发出了基于3D打印的多重刺激响应性柔性自供能传感器。柔性自供能传感器由3D打印的PAA水凝胶作为电解质层，3D打印的Cu2+-Ala动态配位交联的PDA/Cu2+/Cu水凝胶作为负极层。在PAA水凝胶底层浸润KMnO4并最终转化成MnO2，从而构成正极层。进一步通过组装石墨薄膜电极，得到柔性自供能传感器。该传感器可应用于可穿戴设备、健康监测、物体识别、无接触手势识别等方面。
成果发表于材料领域权威期刊Advanced Functional Materials，题为“Self-powered and 3D Printable Soft Sensor for Human Health Monitoring, Object Recognition, and Contactless Hand Gesture Recognition”。论文第一作者为宁波大学材化学院硕士生唐敬植，通讯作者为宁波大学翁更生教授。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202411172
本文亮点
这一柔性传感器具有高的力和温度灵敏度。它在拉伸、弯曲、挤压和冲击载荷下产生不同的电流响应。柔性传感器在检测人体运动和生理活动(如呼吸)方面被证明是有用的。基于力和非接触式温度灵敏度，柔性传感器可用于识别人类手势和不同直径的塑料球。这种具有自供电、非接触式运动捕捉和多刺激传感功能的3D可打印柔性传感器为医疗保健和人机交互应用的柔性传感设备提供了一条新途径。
图1a展示了SPS传感器详细的制备过程。首先，利用3D打印技术制备PAA水凝胶作为中间电解质层，随后将PDA/Cu2O水溶液印刷在其表面。由于PAA水凝胶的酸性，PDA/Cu2O薄层中的Cu2O会歧化成Cu和Cu2+，通过Cu2+-丙氨酸（Ala）动态配位将PDA/Cu2O流体交联成PDA/Cu2+/Cu水凝胶。接着，在PAA水凝胶的另一侧涂上KMnO4水溶液，生成阴极层前驱体，最后用石墨薄膜作为软电极组装SPS传感器。这种SPS传感器可以应用于可穿戴设备、健康监测、物体识别和非接触式手势识别（图1b）。
图1：自供能传感器的制备和应用示意图
图2：SPS传感器的微观结构、电性能和响应性
图3：自供能传感器在不同加载模式下的电流变化
图4：人体运动和呼吸监测
图5：通过装有自供能传感器的软夹爪进行物体识别
图6：自供能传感器阵列检测手势
结论
综上所述，作者展示了一种响应机械负载和温度的三维打印SPS传感器。SPS传感器由三维打印PAA水凝胶电解质层、作为阳极层的三维打印PDA/Cu2+/Cu水凝胶和作为阴极层的PAA/MnO2水凝胶组成。其中石墨薄膜作为软电极。SPS传感器（半径为36 mm，厚度为2 mm）的OCV稳定为0.74 V，放电时间为21 h。实验结果表明，在拉伸、弯曲、挤压和冲击载荷下，SPS传感器具有不同的电流响应。当连接到蓝牙模块时，该传感器能够通过智能手机监测人体运动。例如，使用具有空心结构PAA水凝胶作为电解质层的自供能传感器来检测人类呼吸，显示出高灵敏度和稳定性。基于力敏性，将SPS附着在软夹爪上，能够准确识别不同直径的塑料球。因此，具备自供能、3D打印、非接触式运动捕捉和多刺激感应能力的3D打印SPS有望适用于下一代软传感器设备。
总结
这篇论文通过结合等离子热裂解与热催化过程，有效地将多种日常塑料废物转化为氢气和高附加值的碳产品。研究表明，这种方法无需额外的废物分类或预处理，能够在短时间内直接将混合塑料废物转化为富氢气体。通过加入单原子催化剂，如1wt.% Fe/CeO2，显著提高了氢气的产量和选择性，并展示了这种催化剂在多次循环中的稳定性和高效性。
为此，2024高分子材料循环再利用大会——动态高分子论坛特别邀请到了 宁波大学 翁更生 教授，分享《基于动态配位交联的高分子材料增强增韧、自修复及功能性应用》。
嘉宾简介：
翁更生，教授，博士生导师,宁波市领军拔尖人才，美国康涅狄格大学访问学者。长期从事基于智能与高性能弹性体及水凝胶材料的设计与结构性能研究。在Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Macromolecules, Chem. Mater.等权威期刊上发表SCI论文60余篇。授权3项发明专利。先后获得宁波大学青年学术创新奖一等奖，宁波市优秀论文奖。主持国家基金2项，省自然基金3项，市级项目6项，主持横向课题多项，建立校企重大合作平台1项。担任《塑料工业》青年编委，宁波市科技特派员，Advanced Materials，Advanced Functional Materials等国际期刊审稿人。主要研究方向包括：1.动态配位高分子材料；2.高性能功能性橡胶材料的制备及结构性能研究。
报告摘要：
传统的硫化橡胶材料已得到了大量的应用，但其共价交联特性导致相关产品，如：轮胎等，无法得到有效的回收或重复利用，且带来大量的污染[1]。近年来，可用于动态交联的金属-配体动态配位吸引了越来越多学者的研究兴趣。这是因为，动态配位交联策略无需复杂的高分子结构设计与合成，且交联点结构及动态性可调节性强[2,3]。因此，金属-配体动态配位被用于高分子材料的增强增韧、自修复及其他功能性应用场景。本研究中，我们以羧基丁腈橡胶为弹性体基体，一方面，通过Fe-COOH、Cu-COOH、Zn-COOH等单金属配位交联模式，实现丁腈橡胶的增强增韧及温度适应性的自修复。该类材料在常温下表现出共价交联橡胶的力学性能。在高温下，配位交联点的高度动态性及配位结构的重排赋予该类弹性体较快速的自修复性能；另一方面，我们也研究了双金属配位交联模式。以Al-COOH与Eu-IDA为交联点，我们构筑了荧光色彩响应性高分子弹性体材料，该材料表现出高度可调的强而韧的力学性能。此外，我们还研究了强化配位的Cu-COOH/Dy-COOH双金属配位交联羧基丁腈橡胶。在双金属竞争性配位交联模式下，交联点的动态性得到强化，自修复性能提高，且能充分利用Cu-COOH/Dy-COOH两种配位交联对力学性能的贡献。进一步，上述材料还可用于自供能柔性传感器等相关应用领域。
聚焦产业链终端回收利用（化学回收、物理回收）、循环材料创新应用和从源头出发的、利于循环再利用的动态分子结构设计（非共价、动态共价键）
END
■ 声明｜本文部分素材来源网络，由作者重新编写，系作者个人观点，PolymerTech转载仅为了传达一种不同的观点，不代表对该观点赞同或支持。本文未经允许，禁止转载，如果有任何异议，请联系我们：sw18042540276 （微信） 18042540276
