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西南交大: 可逆粘附相变凝胶用于可穿戴热管理和智能医疗保健

发布日期:2025-03-06 09:10    点击次数:164

随着智能可穿戴设备在个人健康管理领域的快速发展,实时监测生理信号、提供个性化热管理和按需治疗的需求日益增长。然而,传统可穿戴设备存在舒适性差、粘附性能不足和功能单一等问题,限制了其在长期健康监测和光热治疗中的应用。因此,开发兼具优异应变感应、高效光热转换和可调控粘附性能的多功能材料,对于提升智能可穿戴设备的性能和扩展其应用范围具有重要意义。

本文以十水硫酸钠(SSD)为相变材料,聚丙烯酰胺(PAM)为基质材料,并掺入聚多巴胺修饰的MXene (PDA@MXene)为功能填料,成功制备出一种兼具优异光热转换、应变传感和可逆粘附的多功能相变凝胶。PCG具有适宜的相变温度和高潜热值(128.8 J/g),确保了良好的热舒适性。此外,PAM利用其独特的三维网络结构有效解决了SSD的液体泄漏问题,并赋予其柔性。PDA@MXene的引入使PCG具有优异的光热转换效率(93.83%)和良好的粘附性能,可提供按需治疗。值得注意的是,PCG通过SSD的相变过程展现出温度敏感的可逆粘附能力,实现了对皮肤的高粘附性和无痛脱离。本研究制备的具有热能存储、光热转换、可逆粘附功能的相变凝胶,为个性化健康监测和光热理疗提供了创新解决方案。

图1. PAM/SSD/P@M相变凝胶的制备以及功能应用。

图3. (a) PAM/SSD/P@M的DSC曲线以及 (b) 相变温度和热焓值。(c) SSD, PAM/SSD和PAM/SSD/P@M1.5的形状维持率。(d) 防泄漏测试。(e) SSD从25 ℃加热到45 ℃的POM图。

图5. (a) PAM/SSD/P@M凝胶光热治疗示意图。(b) 志愿者手腕受伤前和热疗后的照片和红外热图像以及(c,d)相应的传感性能。

本工作以“Phase change hydrogels with tunable adhesion for wearable thermal management and intelligent healthcare”为题发表在储能领域国际知名期刊《Journal of Energy Storage》(IF: 8.9)。论文的第一作者为西南交通大学2022级硕士生黄子杰,通讯作者为西南交通大学化学学院祁晓东副教授和王勇教授。



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