पानी से भरपूर एक त्रि-आयामी सामग्री के रूप में, हाइड्रोजेल में उच्च लोच, पारदर्शिता और जैव-संगतता की विशेषताएं हैं। इसका व्यापक रूप से संपर्क लेंस, सौंदर्य प्रसाधन, ऊतक इंजीनियरिंग, घाव ड्रेसिंग और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया गया है। हाल के वर्षों में, सेंसर और लचीले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के क्षेत्र में प्रवाहकीय हाइड्रोजेल का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। हालांकि, पारंपरिक हाइड्रोजेल कम तापमान पर जमने के कारण अपने मूल गुणों को खो देते हैं, जिससे कम तापमान पर उनका अनुप्रयोग सीमित हो जाता है।

वुहान विश्वविद्यालय के एसोसिएट प्रोफेसर वांग यांग, एलवी एंग और झांग लीना ने एंटीफ्रीज आयनिक कंडक्टिव सेल्यूलोज हाइड्रोजेल को सफलतापूर्वक तैयार किया है, जिसका उपयोग तनाव, संपीड़न और तापमान सेंसर के रूप में किया जा सकता है। पारंपरिक हाइड्रोजेल के विपरीत, उनके एंटीफ्रीज गुण उन्हें उप-शून्य तापमान पर अच्छी तरह से काम करने की अनुमति देते हैं। निष्कर्ष ACS एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेस पत्रिका में प्रकाशित हुए हैं।

अध्ययन में कहा गया है कि सेल्यूलोज हाइड्रोजेल की एंटीफ्रीज और विद्युत चालकता की कुंजी बेंजाइल ट्राइमेथिल अमोनियम हाइड्रॉक्साइड में निहित है, जो कार्बनिक आधार का एक जलीय घोल है जो टीम द्वारा विकसित नए सेल्यूलोसिक विलायक प्रणालियों में से एक है। सेल्यूलोज घोल के रासायनिक क्रॉसलिंकिंग के बाद, विलायक के रूप में कार्बनिक आधार पारंपरिक तैयारी प्रक्रिया की तरह धुल नहीं जाता है, बल्कि सीधे बरकरार रहता है। इलेक्ट्रोलाइट के रूप में इसके गुण सेल्यूलोज हाइड्रोजेल को समग्र रूप से एंटीफ्रीज और चालक गुण प्रदान करते हैं।

कम तापमान पर पारंपरिक सेल्यूलोज हाइड्रोजेल और एंटीफ्रीज सेल्यूलोज हाइड्रोजेल का प्रदर्शन

शोधकर्ताओं ने - 24 ℃ कम तापमान में उंगली के जोड़ों में स्थिर प्रतिरोध प्रवाहकीय हाइड्रोजेल को फ्रीज कर दिया, चाहे एक ही मार्जिन उंगली के लचीलेपन और अलग-अलग रेंज में तेजी से या धीमी गति से खिंचाव हो, प्रवाहकीय जल जेल के प्रतिरोध का सापेक्ष मूल्य उंगली के आंदोलनों के साथ बदल सकता है, इसी परिवर्तन के आयाम को दर्शाता है, और लगभग undetectable शोर या हिस्टैरिसीस, हाइड्रोजेल और खींचने के कारण कोई स्थायी विरूपण नहीं है, यह दर्शाता है कि प्रवाहकीय जल जेल में कम तापमान तन्यता में स्थिर यांत्रिक गुण हैं - प्रतिरोध और संवेदनशील प्रतिक्रिया प्रदर्शन।

एंटीफ्रीज हाइड्रोजेल का उपयोग कम तापमान पर उंगली के मुड़ने का अनुकरण करने के लिए खिंचाव सेंसर के रूप में किया जाता है

इतना ही नहीं, शोधकर्ताओं ने यह भी कहा कि प्रवाहकीय हाइड्रोजेल में ढांकता हुआ इलास्टोमर्स के बीच "डबल रिस्पॉन्स" सेंसर बनाया जा सकता है, जिसमें क्षमता और दबाव संवेदनशील प्रतिरोध है - विन मिन और डबल सेंसर प्रदर्शन, आगे के प्रयोगों ने साबित कर दिया कि दो प्रतिक्रियाएं एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं करती हैं, दिखाया कि एंटीफ्ऱीज़ प्रवाहकीय हाइड्रोजेल पर आधारित सेंसर में स्थिर यांत्रिक और थर्मल संवेदनशीलता है, तेज और भरोसेमंद, स्थिर और प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया प्रदर्शन है और कम तापमान का उपयोग करने की विशेषताओं के लिए उपयुक्त है, जिसका उपयोग नरम कृत्रिम बुद्धि उपकरणों के जटिल वातावरण में किया जा सकता है।

एंटीफ्रीज़ प्रवाहकीय हाइड्रोजेल सेंसर का यांत्रिक और थर्मल संवेदनशीलता परीक्षण

थीसिस विषय: पारदर्शी, एंटीफ्रीजिंग, आयनिक प्रवाहकीय सेल्यूलोज हाइड्रोजेल, शून्य से नीचे के तापमान पर स्थिर संवेदनशीलता के साथ 

थीसिस लिंक: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.9b15849