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美合成出能像金属一样导电的水凝胶

发布时间:2020-03-04 05:23:41 阅读: 来源:小夜灯厂家

据美国《每日科学》网站近日报道,美国科学家研制出一种具有卓越导电性能的凝胶,其制作工序简单且快捷,并且可以使用喷墨打印机将其打印在其他物体的表面。科学家们表示,这种凝胶的应用范围非常广泛,可用于制造生物传感器和生物燃料电池等。研究发表在最近出版的美国《国家科学院学报》上。

斯坦福大学化学工程系助理教授鲍哲南(音译)、博士后于桂华(音译)、材料科学和工兰州治疗牛皮癣的医院程系助理教授崔艺(音译)等通过将长链的有机化合物苯胺与植物组织中天然存在的肌醇六磷酸结合在一起,制造出了这种能导电的水凝胶。新凝胶的手感和生物学行为与生物组织差不多,但其能像金属或半导体一样导电。他们表示,具有这种组合特征的材料有望在生物传感器和下一代储能设备领域大展拳脚。

鲍哲南说:“目前,市面上也有一些能导电的聚合物,但它们都是整齐划一的薄膜,没有任何纳米结构。”相反,新凝胶使用的肌醇六磷酸一次能抓住6个聚合物链,制造出一个广泛交联的网络,最终形成一种复杂的类似于海绵的结构。

科学家们表示,这种凝胶不同寻常的结构赋予了其“不可思议的电学特性”。他们解释说,大多数水凝胶都通过大量绝缘分子黏合在一起,这就会减少其整体的输电能力;但肌醇六磷酸是一种“小分子掺杂物”,这意味着当它同聚合物链连接在一起时,它会借给聚合物链电荷,这种效应就使新的水凝胶获得了极高的导电性。

另外,新的水凝胶拥有无数个小孔,这就增大了凝胶的表面积,让其能抓住更多电荷,并对施加于其上的电荷快速作出反应。所以,新凝胶与生物组织一样,其表面积很大、导电能力很强,这使它非常适合成为生物系统与硬件之间的“桥梁”。

而且,人们也很容易对新凝胶进行操控,因为其在合成之前都不会凝固,可像液体一样被打印或者男性健康知识喷射出来,并在合适的时候变成凝胶,这意味着制造商们可以使用较低的成本制造出图案复杂的电极。

科学家们认为,新凝胶可以应用于从医疗探针和实验室生物传感器到生物燃料电池以及高能量密度的电容器等很多领域。(刘霞)

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