水凝胶中的“蹒跚至束缚”机制与弗吉尼亚爬山虎模型用于仿生心血管系统设计
软凝聚态物质
2024-05-30 v1 化学物理
摘要
制造具有相同电化学性能的水凝胶通常充满未解决的疑问和挑战。在此，我们利用超轻石墨烯薄片追踪反应过程中对流现象对水凝胶形成和结构不均匀性的影响，阐明了其机制。此外，我们确认了外部电场诱导水凝胶功能基团沿该场方向取向，揭示了其影响水凝胶结构不均匀性和电化学性能的机制。另外，我们发现离子扩散受到水凝胶内聚合物链上功能基团的“蹒跚至束缚”作用，揭示了这一机制并开发了水凝胶的弗吉尼亚爬山虎（VC）模型。我们展示了VC模型的可扩展性和应用。进一步，我们提出了分子-离子扩散和电流衰减方程来描述水凝胶的电化学性能。作为VC模型的应用，我们开发了一个仿生心血管系统，并证明了其与生物体无缝接口并产生类生物生物电的潜力。我们的发现为摩擦电提供了新颖见解，为生产具有相同电化学性能的水凝胶提供了指导，并为生物电产生和新水凝胶器件设计提供了新途径。
引用
@article{arxiv.2405.18445,
title = {"Stumbling-to-Fetters" mechanism and Virginia Creeper model in hydrogel for designing bionic cardiovascular system},
author = {Hanqing Dai and Wenqing Dai and Yuanyuan Chen and Wanlu Zhang and Yimeng Wang and Ruiqian Guo and Guoqi Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.18445},
year = {2024}
}