在當今科技飛速發(fā)展的時代，水下活動的監(jiān)測與信息傳輸技術成為了多個領域的關鍵研究方向。從海洋科學研究中的生物行為追蹤、深海資源勘探，到水下工程作業(yè)的人員安全監(jiān)控、水下設備的狀態(tài)監(jiān)測，以及新興的水下運動競技和娛樂項目等，都對水下運動檢測和信息傳輸提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的水下監(jiān)測與通信技術往往依賴于大型、剛性且復雜的設備，這些設備不僅成本高昂、體積龐大、不易攜帶和部署，而且在與人體或柔性物體的兼容性方面存在顯著缺陷。
導電水凝膠作為一種具有獨特電學性能和良好生物相容性的柔性材料，為解決這些問題提供了新的契機。其柔軟、可拉伸的特性使其能夠與不規(guī)則表面緊密貼合，有望實現(xiàn)對水下物體（尤其是人體）運動的高精度、高靈敏度檢測，能夠精確捕捉如關節(jié)彎曲、肌肉收縮等細微動作變化，從而為水下運動姿態(tài)分析、運動損傷預防和訓練效果評估等提供關鍵數(shù)據支持。然而，水下環(huán)境復雜多變，普通導電水凝膠極易受到水分子的影響而發(fā)生溶脹現(xiàn)象。溶脹不僅會導致水凝膠的力學性能劣化，使其難以保持穩(wěn)定的形狀和貼合度，更會嚴重破壞其內部的導電網絡結構，造成電導率大幅下降，進而影響信號傳輸?shù)姆(wěn)定性和準確性，最終使基于水凝膠的水下監(jiān)測與通信系統(tǒng)失效。
因此，開發(fā)一種具有抗溶脹性能的導電水凝膠迫在眉睫。為了實現(xiàn)這一目標，天津工業(yè)大學范杰教授、張青松教授和美國阿肯色大學壽萬教授合作，通過超分子相互作用制備了一種具有出色抗溶脹性能的水凝膠，這種新型水凝膠將能夠在水下長期穩(wěn)定工作，保持可靠的導電性能和力學性能，為水下運動檢測和信息傳輸技術的發(fā)展開辟新的道路。
圖6. PTPAVI-Al3+水凝膠的水下應用
總之，這項工作展示了通過超分子相互作用獲得具有出色抗溶脹性能的多功能柔性可穿戴水凝膠傳感器的可行策略，并顯示了PTPAVI-Al3+水凝膠作為抗溶脹可穿戴應變傳感器在水下運動檢測和信息傳輸?shù)确矫娴木薮髴脻摿Α?/span>
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158700
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