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西安交大研究人员在水凝胶材料研发领域取得重要进展

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水凝胶材料由于其极高的含水率、良好的生物相容性等特性,在组织工程,药物控释、细胞治疗等生物医学领域拥有着广泛的应用。近日,西安交大航天航空学院、机械结构强度与振动国家重点实验室陈咏梅教授课题组及合作者利用水凝胶材料与水环境完美匹配的体积模量,在水下具有很小声阻抗的特性,首次将水凝胶应用于水下声学领域,成功研制了基于水凝胶的水下麦克风。

水凝胶材料自身原本无法响应外界压力,该研究通过原位电还原的简便办法巧妙地在水凝胶表层数十微米深度的空间内植入了树枝状银纳米结构,将其作为插入水凝胶内部可变形的金属电极,利用压力作用下该树枝状银纳米结构形变导致的水凝胶双电层电容变化作为信号,使得水凝胶器件能够检测外界的微小压力,并成功将其应用于水下声波的测量。该新型水凝胶麦克风可很好地响应水下声波的振幅、频率等变化,且对小于60赫兹的超低频水声波段表现出很高的灵敏度,其响应信号强度最高可超出市售商用水听器30 dB以上。该研究为水凝胶材料的设计及应用提供了新的研究思路,未来可有望应用于水下侦测及海啸、海底地震等灾难的预警。


该课题相关研究文章 “可隐身水下监听水凝胶麦克风(Hydrogel microphones for stealthy underwater listening)”在Nature Communications(DOI: 10.1038/ncomms12316)上在线发表,该工作是陈咏梅课题组与美国内布拉斯加大学(林肯分校)工程学院机械与材料工程系谭力教授、周勤教授合作研究的成果,博士生高扬为论文第一作者。论文链接http://www.nature.com/articles/ncomms12316

陈咏梅教授课题组相继开展了在新型多功能凝胶材料的合成方法、结构调控、功能整合和应用探索。研发了一系列具有特殊电、磁、光、机械以及自愈合特性的水凝胶,该论文研究是课题组首次在材料声学性能的积极探索。

近年来,陈咏梅课题组在柔性器件及功能高分子凝胶材料设计与制备方面取得了一系列进展,研究成果已先后发表于Chem. Soc. RevAdv. Funct. Mater.Green Chem.ACS. Appl. Mater. InterfacesMacromol. Rapid CommunSoft Matter.等具有国际影响力的期刊上。

2016-09-20
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