水凝胶流变仪

让我们从传统技术开始，您可能熟悉这些技术，流变仪和DMA，广泛用于机械测试。我们都同意它们都是伟大的技术，但它们在软物质材料方面存在一些主要限制： 1.软组织或易碎样品可能在测试后被破坏，甚至无法测试； 2.保持样品无菌是很困难的； 3.需要高水平的专业知识来运作，对操作人员有依赖性； 4.难以获得一致和可重复的数据； 5.无法测量凝血材料对血液的影响、无法测量形状各异的器官、3D打印支架的粘弹性等等。EB粘弹性分析技术就为突破传统技术的局限而设计的，主机小巧紧凑，可以放入洁净台或者培养箱中，通过无线连结的平板控制和采集数据，采用可拆卸的样品架和独特的专利技术，允许样品存储重复长期测量，更加智能的软件分析系统，结合AI的智能分析，使得测量模式从基于数据的实验科学转变为数据驱动的预测科学。 2022年12月28日将由2位嘉宾为我们带来相关应用介绍、技术分享，难点答疑！会议日程（点此报名，免费参会） 时间报告题目嘉宾报告摘要10:00水凝胶材料的合成及其流变行为表征经鑫(湖南工业大学 教授)水凝胶是一类大量含水的三维网络结构的聚合物材料，在药物释放、生物医用、组织工程等领域应用广阔。采用流变学手段表征了水凝胶材料的凝胶化过程及其流变行为，利用流变学手段探索了水凝胶的线性粘弹性等剪切特性，建立了凝胶流变特性与其微观结构及宏观力学性能之间的关系，探究了其在组织工程领域及柔性传感领域的应用。10:40水凝胶和软物质粘弹性的测量新技术刘兵 昇科仪器(上海)有限公司 经理EB粘弹性分析仪是一种新型的粘弹性分析技术，解决了传统流变和DMA在测量软物质生物材料方面面临的挑战，在水凝胶、组织工程、类器官、3D打印、凝血材料和高吸水材料领域已发展出非常成熟的应用，通过全球领先研究机构、大学和公司等的严格测试、批准和采用！ 【点击下方图片，免费报名参会】

墨水直写3D打印是一种应用广泛的增材制造技术，该方法依赖的墨水成分选择空间大并且制造成本相对低廉。然而，墨水直写方法受制于低打印分辨率，在打印高分辨率的三维结构方面十分困难。水凝胶是一个高度溶胀的高分子网络，失水时可以产生巨大的体积变化，利用三维水凝胶结构的体积收缩来制造微型结构是一个可选的方案。此外，墨水直写方法在打印具有复杂悬空结构时同样面临着挑战，常用的策略是后期将目标材料灌入打印的牺牲模板中来间接制造复杂三维结构。最近的研究工作集中在光固化牺牲模板上，但是去除这些模板一般需要高温处理或有毒溶剂，极大地限制了可灌注的目标材料种类。 　　近日，中国科大俞书宏院士团队报道了一种提升墨水直写3D打印技术分辨率的方法，该方法是基于一种可打印水凝胶(卡波姆凝胶)的可控收缩特性。研究人员通过引入分子链间的共价键交联赋予了水凝胶干燥后均匀收缩的特性，3D打印水凝胶结构的体积可收缩至原先的0.5%，提升了墨水直写3D打印技术的制造分辨率。此外，研究人员利用该水凝胶体系预先打印牺牲模板，而非将目标材料墨水直接纳入打印墨水体系，无需对目标墨水的流变性能进行重新设计，拓展了可制造材料的种类。该研究成果以“Controlled desiccationof preprinted hydrogel scaffolds toward complex 3D microarchitectures”为题发表在Advanced Materials上。我校博士生崔晨为论文的第一作者，俞书宏院士和高怀岭教授为通讯作者。 　　为了提高墨水直写3D打印技术的打印复杂度和打印分辨率，研究人员利用具有可控收缩特性的水凝胶微粒作为牺牲模板的墨水，打印的水凝胶牺牲模板在受控干燥后体积收缩了99.5%(图1g)，成功制造了具有亚毫米分辨率的复杂三维结构(以双螺旋结构为例)。研究表明，水凝胶中的分子间共价交联是实现水凝胶均匀收缩的关键因素之一。研究人员测试了多种交联方式的水凝胶，验证了该策略的普适性。图1 可控收缩水凝胶通过墨水直写3D打印制备牺牲模板，打印结构经过自然干燥，在保持原先结构的前提下体 积大大减小，由此提升了制造分辨率 　　为了进一步研究牺牲模板中孔道的几何各向异性对收缩均匀性的影响，研究人员分别打印了具有水平和竖直圆柱形孔道的支架。水平和竖直孔道截面的重叠系数分别为0.94和0.95，表明了孔道结构收缩前后的高形状保持率和水凝胶支架在三维空间的均匀收缩(图2a)。为了探索水凝胶的最大收缩倍数，使用氢氧化钠中和的卡波姆凝胶分别实现了在水平方向上5.95倍、在竖直方向上5.32倍的均匀收缩(图2b)。 　　研究人员进一步设计了一个具有三维导电通路的逻辑电路和磁性微型机器人作为概念验证。可控收缩的3D打印水凝胶在干燥后构成了微电路支架，注入的液态金属EGaIn构成了内部的导电通路。Micro LED被固定在立方体电路的五个表面上，通过连接底部不同的触点对，Micro LED会被依次点亮(图2g)。利用可控收缩的3D打印水凝胶作为牺牲模板还制造了特征尺寸为90微米的磁性微型机器人。在可控磁场的作用下，该微型机器人具有良好的旋转和运动功能。 图2 水凝胶牺牲支架中孔道的几何各向异性对均匀收缩的影响及制造的三维电路器件 　　研究人员利用可打印水凝胶的可控收缩特性提升了墨水直写3D打印技术的制造分辨率和结构复杂度。未来，水凝胶辅助3D打印方法将为解决三维微纳制造的经济性和灵活性问题提供新的思路。 　　该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省高校协同创新项目、中央高校基本科研专项资金等资助。

2021年9月27日，两年一度的科学仪器行业盛会——第十九届北京分析测试学术报告会暨展览会（简称BCEIA 2021）在北京中国国际展览中心盛大开幕。仪器信息网编辑采访了奥地利安东帕公司中国分公司流变学产品经理郑炳林，郑经理向我们详细介绍了安东帕此次带来展会的流变仪新品——MCR Evolution流变仪MCR 302e，以及流变仪市场的新动向和对未来流变仪市场的预期。安东帕展位三大新品亮相BCEIA2021——新一代MCR Evolution流变仪MCR 302e/新一代拉曼光谱仪Cora5001/新一代智能数字式密度计DMA 4501完整采访视频：问答实录：Q:安东帕新款流变仪主要面向哪些行业领域的用户？能够帮助他们解决哪些问题？郑炳林:我们的MCR Evolution流变仪是一个系列的产品，大家看到的这款呢，是我们最主要的一个型号-MCR302e，这是一款高端科研的型号，在高校科研领域非常受欢迎。大家知道，流变仪的应用领域是非常广泛的，正所谓“万物皆流”，凡是需要研究流动特性、形变中的黏弹特性的领域，就可能会用到流变仪。总的来讲呢，我们一般分为科研领域和工业领域两个大的方面，当然有时这两者也没办法分的太清楚；科研领域我们一般指的是高校和研究所，研究所是指中科院下属各研究所这一类的国家直属的研究单位，企业下属的研究所或研发中心算是工业那一类里的。科研领域中涉及比较多的是各种材料的研究，比如高分子材料、水凝胶、生物材料、软物质、环境材料、药物制剂、沥青材料、陶瓷浆料、金属熔体等等。在工业领域中呢，流变仪可以用在QC部门，也可以用在研发部门，涉及的产业也是五花八门，近两年，流变应用发展比较快的是锂离子电池、制药、涂料、电子粘合剂、有机硅、日化用品、沥青材料行业。从企业性质上看，前些年主要以大型国企和跨国公司为主，比如像中石油、中石化、中海油、一汽、中粮这种央企，以及联合利华、汉高、巴斯夫、雀巢、PPG涂料、宝马汽车、大众汽车这种老牌跨国公司，但随着我国经济的蓬勃发展，近两年在许多国内的私营企业中，流变仪业务也得多了显著的发展，比如比较知名的公司，像华为、比亚迪、宁德时代，也涌现出许多的不太知名的中小企业，在研发方面的投入很大，尤其是在新材料、制药领域，流变仪受到了越来越多企业的重视。流变仪在科研领域主要的作用是帮助理解材料的结构与性能，验证材料或流体力学研究中的理论或假设，对科研来说是眼睛和放大镜的作用。在工业领域主要面对两个方面，一个是过程，一个是产品；过程主要是指生产过程中有关的工艺条件、原材料检测，典型的比如电池生产中，正负极材料的性能检测；高分子材料加工中，帮助对加工温度、加工速度这些工艺参数的优化。产品主要是针对成品使用性能的研究，比如我们日常所见的很多产品，像涂料、护肤品、牙膏、酸奶、道路沥青、粘合剂，都需要在达到严格的流变性能要求。Q:相比于安东帕之前的产品，新款流变仪在哪些方面有了很大的提升？郑炳林:安东帕的上一代产品是以MCR302为代表的一代，也是我们MCR这个产品名称诞生以来的第三代产品，新款的MCR Evolution系列，是第四代MCR流变仪了。这代产品主要在电子运算速度、马达热管理系统、以及在某些性能参数方面得到了提升。运算速度较上一代产品提升了40%以上，马达热管理系统的提升，能使流变仪在低扭矩、高扭矩状态长时间工作更稳定。技术参数这台302e的最高扭矩从200mNm提高到了230mNm，是一个很重要的优化。从功能上来看，MCR302e这个型号标配了大应变波形测量和分析功能，这在以前是要单独购买的，是高端流变仪的重要应用Q:新款流变仪具体有哪些功能模块？能分别说下每个模块的功能以及带来了哪些变化？郑炳林:MCR Evolution流变仪是一个非常开放的扩展平台，他的功能模块、各种附件有两百多种，并且会不断的有新功能出来。流变仪常规的模块包括同轴圆筒、平行板、锥板、桨叶等，温度范围最宽可以达到-160-1000℃。扩展的模块有很多种，比较重要的包括结构分析模块，比如显微镜、光散射、拉曼光谱、介电谱；外场影响的模块，包括电流变、磁流变、UV固化、高温高压等等，特殊功能模块，比如粉体流变、摩擦学等等。我们的粉体流变学模块，在流动池的基础上，增加了剪切池测量方式，这样就从流化态、低载荷状态扩展到了高载荷状态的应用，在制药领域非常重要。Q:流变仪的附件能够带来功能上的拓展，流变仪附件的使用带来了哪些新的应用场景？郑炳林:刚才提到了，粉体流变模块将流变仪的应用范围扩展了很大一块，现在已经能够涵盖从流体到固体，再到粉体的研究对象，粉体市场将是我们很重要的一个增长点，比如金属3D打印粉末，石墨粉，食品粉体，催化剂粉体等等。Q:近两年流变仪的市场有什么特点和新动向，安东帕对流变仪在未来两年的发展有什么预期？郑炳林:过去两年，流变仪市场发生了很大的变化，第一个变化是市场增长很快，疫情发生以来，流变仪的市场不降反升，连续两年取得了显著的增长；第二个变化是，科研市场保持基本稳定或略有下降，工业市场增长迅速，比如在制药、锂电池、手机相关业务等方面，第三个特点是在地区分布上，北方市场增长后劲不足，南方市场增长强劲，尤其是工业应用方面，出现了一大批新材料方面的科技企业，为流变仪的市场增长提供了保障；南方的政府投资了很多新型科研机构，也为流变仪的增长提供了新动力。未来两年，安东帕将继续在流变仪新技术的取得进展，不段满足各个领域客户的潜在需求；在市场方面，我们将继续增大在新兴市场的投入，包括市场、产品力等方面，比如在制药、生物材料、氢能源、半导体等方面。

来自安东帕的HTR 机械手全自动流变仪----让你的工作真正实现自动化安东帕公司通过不断创新推出了新型的高效机械手全自动流变仪（HTR），它能够实现测量程序完全自动化。在保持着和MCR301高精确度的同时，节省了客户大量的工作时间。重现性、经济性、高处理量和可操作性是仪器测量不可或缺的关键技术，安东帕公司研发生产的高效流变仪HTR一次性解决了以上所有问题，具有科技革新的划时代意义：自动扫描处理样品的现代化技术与MCR301完美融合，自动实现所有流变测量。MCR301仍保持模块化和智能型设计，不同的是它能帮助自动实现所有的测量程序。标准设置中，它可以一次性处理96个样品，持续工作24小时，节省了实验室工作人员大量时间。样品准备的一致性是确保测量可重复性的关键因素-也就是说它是完全避免操作错误的关键因素。HTR能够防止类似情况发生。测量参数和样品数据被传输到检测数据库，所有相关程序被定义并且储存到工作目录后，HTR开始工作。样品通过各样品杯底部datamatrix二维码识别-这些数据也可用于样品自动填充程序。Toolmaster测量系统可靠的配置，确保了最佳测量精确度。Rheoplus软件界面友好，客户可以根据自己的需要配置不同的应用软件系统。测量可以通过同轴圆筒、椎板或平行板实现测量自动化-是自动化流变的一种新型技术。样品制备和清洁设备具备适用于不同应用的特殊需求。另外，MCR流变仪可以配置不同的环境控制系统。因此可以广泛应用于多种领域，例如：乳剂、涂料、凝胶剂、聚合物熔体、乃至固体聚合物等等。测量数据和分析结果能够被传输到检测数据库。所有Rheoplus软件分析方法都是有效的。由于不会为了清洗而停止程序，样品的处理量可以达到最大化：2个平行测量系统允许其中一个进行测量而另一个进行清洗。安东帕公司推出的高效机械手全自动流变仪听起来像未来科技-实际上它确实如此。在设计上不仅满足连续作业要求，而且持久耐用，性能稳定。screen.width-300)this.width=screen.width-300"

博勒飞近期推出了新一代入门级旋转流变仪DVNext，用于粘度和屈服应力的一体化测量与分析。DVNext流变仪结合了用户所关注的重复性和可靠性并重的功能，有标准版和符合21 CFR Part 11的法规服从版可选。法规服从版DVNext完全符合21 CFR Part 11法规要求和GAMP要求。Brookfield作为Brookfield的推出新一代产品，DVNext应用了新的技术工艺，并集成全新的硬件和固件，以适用未来技术和应用拓展的需求。DVNext的两个版本（标准版和法规服从版）均有多种的测量系统以及量程机型可选，集众多实用性和创新性于一身，可满足各种行业或产品的不同应用需求。新品新特性DVNext数显式水平调节取代传统的水平气泡调节方法。如果仪器处于非水平状态，操作人员可以按照屏幕上的说明将仪器调整至水平，进而确保测试的时候仪器始终处于水平状态。磁力耦合系统操作简便，单手即可轻松完成转子安装和拆卸。测试向导测试向导帮助用户确定转子和转速，快速建立粘度测试新方法。DVNext自动震荡检查取代传统的手动检查自动震荡检查，确认操作的正确性。博勒飞DVNext网络连接以太网连接，可方便快捷地保存数据；LIMS系统连接，可将数据保存至所需的位置。法规服从法规服从版DVNext完全符合21 CFR Part 11法规要求（单机模式）和GAMP要求。Barcode Reader条形码扫描功能，可扫描样品、含条形码的转子、测试附件以及作业指导书等，使工作更加便捷和准确。博勒飞DVNext凝胶时间测定除了具备粘度计和流变仪的完整功能，DVNext可根据应用需要，增选凝胶时间测定功能，满足一机多用。

如何研磨水凝胶？医用水凝胶是一种高分子凝胶，主要是由水、聚乙二醇、丙酮等成分组成，它具有补水、保湿、抗衰、美白、消炎的作用与功效。而水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。水凝胶作为一种典型生物材料，具有众多别的材料所不可比拟的特性，如良好的生物相容性和生物降解性，类似组织的断裂韧性、可拉伸性、柔韧性、离子电导率等，使其成为了生物研究中的明星材料。上海般诺生物科技有限公司为了更好地服务客户，开放了做样服务，此次就接到高校实验室老师的做样需求，因此我们的工作人员对此进行实际做样并记录如下：一、客户样品1. 1#水凝胶样品约3ml；2. S#水凝胶样品约3ml 3. 溶剂 5ml。二、客户需求1. 将2份水凝胶样品分别研磨，颗粒度要求30ul.2. 研磨后加入给定的溶剂中。三、实验工具准备1. 上海般诺生产的BIONOON-48型号高通量组织研磨仪；2. 50ML研磨罐2个；3． 氧化锆研磨珠2颗；4. 液氮1罐。四、实验过程 (一) 样品预冻1. 将两个EP管内的水凝胶分别倒入准备好的2个研磨罐中；2. 每个研磨罐中加入1颗氧化锆研磨珠；3. 拧紧研磨罐，然后放入液氮中；4. 预冻5分钟左右取出待用。（二）样品研磨1. 将预冻后的研磨罐放入模块内；2. 拧紧螺帽，关上研磨仪，并锁上安全锁； 3. 设置实验参数：频率60HZ、时间60S 、研磨次数1次、中断时间0S（即不中断）；4. 点击“Star”键，一键启动，研磨仪自动运转；5. 到达设定的时间，研磨仪自动停止； 6. 打开研磨仪，取出模块，打开研磨罐，倒出样品。（三）封装样品1. 取出2只干净的EP管；2. 将1#研磨好的样品放入EP管中，加入一半的溶剂；3. 将S#研磨好的样品放入EP管中，加入剩下的溶剂；4. 将2个EP管拧紧，封装进塑封袋中。五、客户反馈 我们为客户提供了整个实验过程的短视频，以便于客户清晰了解整个实验过程，以及样品研磨好之后的状态。客户在收到样品后，结合我们的实验过程，怼我们的工作以及整体做样结果给予了认可及肯定。 六、产品介绍 上海般诺生物科技有限公司生产的BIONOON系列高通量组织研磨仪，可对动物组织、植物组织、微生物、食品药品、易挥发样品、塑料、聚合物、环境样品等进行干磨、湿磨及低温研磨，可根据客户实验要求，提供0.2ml~50ml样品的研磨，且一次性可实现多组样品的封闭式研磨破碎，重复性好。整机在设计上采用7英寸触摸屏，可显示工作状态，实现一键操作，且可以选配编程软件及接受客户定制化要求。

化妆品，如护发素，必须符合许多的要求，来切合客户的需求。稳定性，香味和外观，奶油状的质地和改变头发表面亲水性的能力都是一些最重要的要求。在适当的处理条件下，少量的长链醇和阳离子表面活性剂可以形成膨胀的双分子层，从而锁住大量的水。这些凝胶网络主要由多层囊泡（MLVs）组成，囊泡壁是由六边形填充的酒精和表面活性剂分子组成的脂质双分子层。这种多层囊泡凝胶网络使得护发素呈现奶油质地。 尽管冷却速度在长链醇和表面活性剂凝胶的生成中一直是一个重要的因素，但造成这些差异的物理化学原因仍然难以捉摸。鲸蜡硬脂醇和氯化十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）是构成许多药品和化妆品配方的基础。在一项研究中，来自意大利巴里大学化学系的研究人员与欧莱雅和瑞典隆德大学合作，阐明了冷却过程和凝胶流变特性之间的联系。利用多种技术方法，他们发现使用不同的冷却速率会生成具有不同重复距离的多层囊泡。不同工艺形成的凝胶具有明显不同的弹性模量和粘性模量。 在加热至85℃的条件下，制备了含有5%的鲸蜡硬脂醇和6%的CTAC的凝胶样品。样品在冰水中淬火，或在空气中冷却到室温。淬火凝胶的弹性（G’）和粘性（G’’）模量是空气中的冷却凝胶的4倍，因此影响了凝胶的涂抹性能和手感。两种样品的小角X射线散射（SAXS）结果证实了多层囊泡的存在。Kratky图分析显示，两种样品的层间长周期存在差异，淬火样品为31.4 nm，空气冷却样品为28.5 nm。通过对比Lβ相的理论值，发现淬火样品完全由膨胀的Lβ相组成，而空气冷却样品则是由Lβ相为主的多相凝胶网络组成。利用脂质双分子层形状因子，对散射密度进行拟合，得出两种样品相似的双分子层厚度为3.8 nm (δ)。结合两种样品的双层膜厚度和平均长周期，可以计算出淬火样品中鲸蜡硬脂醇和CTAC的体积分数为0.83，空气冷却样品为0.77。也就是说，在空气冷却的样品中，较大体积分数的鲸蜡硬脂醇和表面活性剂形成的脂质双分子层没有合并到囊泡中。这对平均弯曲刚度有影响，淬火样品的弯曲刚度更大。 综上所述，本研究表明，尽管快速冷却和缓慢冷却都能导致多层囊泡的形成，但囊泡中所含物质的数量不同，层间的膨胀程度也不同。这些差异导致了不同的弯曲刚度和不同的流变性能。了解这些参数有助于制备具有所需厚度、丰富质感和涂抹性能的复杂药物和化妆品配方。

水凝胶凭借着可拉伸的三维高分子网络结构以及可供离子传输的水性环境在可穿戴器件、瞬态电子和人机交互等领域具有广泛的应用。然而，伴随着柔性电子领域的快速发展，如何解决大量的柔性电子产品废弃物成为了挑战之一。受此启发，湖南大学王兆龙副教授、段辉高教授与上海交通大学郑平院士、南方科技大学葛锜教授、航天五院杨东升研究员合作，在《Materials Today Physics》期刊上发表了题为“Ultra-fast programmable human-machine interface enabled by 3D printed degradable conductive hydrogel”的文章。该文章利用面投影光刻技术（nanoArch P140，摩方精密）制备了高精度高拉伸可导电水凝胶样品及可编辑线路。在特定环境下，体系能被完全降解，实现柔性电子的环保无残留。图1 基于面投影微立体光刻3D打印技术的水凝胶。（a）面投影光刻技术原理图。（b）水凝胶前体溶液组成。（c）前体溶液固化前后展示图。（d）H2O-H2O、H2O-PG、PG-PG 和 PAM-H2O-PG 的氢键相互作用的密度泛函理论分析（DFT）。（e）扫描电子显微镜（SEM）图像。（f）基于面投影光刻技术制备的高精度海星和雪花样品。具体的溶液制备和加工过程如图1a-b所示，先将光引发剂 (2, 4, 6-三甲基苯甲酰基)苯基次膦酸乙酯(TPO-L)分散在1,2-丙二醇中，得到溶液A。同时，将氯化钾（KCl）、丙烯酰胺（AAm）和聚（乙二醇）二甲基丙烯酸酯（PEGDMA）加入去离子（DI）水中混合均匀得到溶液B。将溶液A、B混合均匀，超声处理得到水凝胶前体溶液（图 1c），在405nm紫外光的照射下能被完全固化。三维多孔网络的微观结构保证了高拉伸性能，图2a-c展示了不同成分含量下样品的拉伸性。研究人员通过单轴拉伸测试探究了不同成分含量对拉伸性能的影响。此外，还探究了电导率的影响因素（图2d-h），证明了基于高拉伸导电水凝胶器件的低温工作性能。图2 力学与电学性能的探究。（a）拉伸测试。不同含量（b) 丙烯酰胺，（c) 1,2-丙二醇的水凝胶样品的应力-应变曲线。不同含量（d）氯化钾，（e）丙烯酰胺和（f）1,2-丙二醇的水凝胶样品的电导率测试。（g）丙烯酰胺和去离子水质量比为3的水凝胶样品的差示扫描量热（DSC）曲线。（h）不同温度下的电导率。（i) 拉伸与导电性能的综合展示。水凝胶的可降解的性能由酰胺基和交联剂的共同水解实现，图3b展示了六边形水凝胶样品的降解过程（pH=13）。通过改变样品的形状、厚度或表面积，能够对其降解速度进行调控。除了几何参数，水凝胶前体溶液的成分含量、环境的pH值和温度都会影响降解速率。（图3c-g） 图3 降解性能探究。（a）碱性环境中的降解原理图。（b)六边形水凝胶样品在pH值为13的碱性溶液中的降解过程。不同含量（c）丙烯酰胺，（d）PEGDMA和（e）1,2-丙二醇的水凝胶样品的降解时间测试。（f）不同pH值下的降解时间。（g）不同温度下的降解时间。基于高拉伸可降解导电水凝胶的柔性电子具有优异的工作性能，研究人员将其应用在柔性传感及人机交互等应用中。如图4a-b所示，基于水凝胶的柔性传感器对于重复的机械运动具有准确灵敏的监测能力，具有广泛的传感范围，从而达成稳定传感的目的。研究人员主要对手指弯曲、不同频率的重复运动、吞咽、发音等动作进行了监测。研究结果如图4c-i所示。除此之外，研究人员还利用水凝胶器件的可降解性能对瞬态电子及可编辑人机界面应用的可行性进行了探究。图5a展示了通过降解和修复能够实现串并联电路的快速转换。人机界面由基于水凝胶电路的肌电采集系统组成（图5b），可稳定获取五个手指的肌电信号，开发的 EMG 收集系统能够对复杂的手势进行编码，实现人手控制机械手进行动作，如图5c-g展示，证明了基于3D打印可降解导电水凝胶在快速可编辑人机界面应用的可行性。值得一提的是，基于水凝胶的体系能被完全降解，为可编程和环保可穿戴设备提供了新思路。图4 基于水凝胶的柔性传感器监测性能。（a）不同应变下水凝胶应变传感器相对电阻变化曲线。（b）不同拉伸率下的灵敏度。（c） 手指弯曲，（d）手指不同频率连续弯曲，（e）肘部连续弯曲，（f）行走期间膝盖弯曲，（g）吞咽，（h）发声和（i）恒定压力下的传感曲线。 图5 可编辑电路及人机界面应用。（a）基于水凝胶电路的降解和修复。（b）采集系统工作原理示意图。（c）所开发的 EMG 采集系统捕获得到的五个手指 EMG 信号。（d）暴露于碱下的EMG 采集系统捕获得到的EMG 信号。（e）基于可降解水凝胶的可编程人机界面示意图。（f）采集得到的不同手势的信号。（g)快速可编辑人机界面工作展示。该项研究成果获得了广东省重点领域研究发展计划，湖南省自然科学基金，民用航空航天技术研究项目和中国空间技术研究院空间探索计划和钱学森实验室等实验及研究项目支持。

美国时间2013年8月8日，信息公司Nonlinear Dynamics(以下简称为：Nonlinear)今天说，它已购被沃特世收购。交易金额和具体交易条款没有披露。　　Nonlinear是在公司的博客上宣布此消息的，Nonlinear总经理Duncan Barrie说，&ldquo 交易是基于双方之前为期两年的关于信息软件产品TransOmics的合作，该软件产品去年发布，适用于沃特世SYNAPT G2-S质谱仪。　　TransOmics用于整合蛋白质组学、代谢组学和脂质组学数据。　　2012年8月，两家公司公司宣布了一项协议，共同开发软件来分析大规模蛋白质组学和代谢组学产生的数据。沃特世蛋白质组学总监James Langridge当时说，这些开发努力重点在于建立算法，以更充分地利用沃特世Synapt质谱系统产生的&ldquo 离子淌度信息&rdquo 。　　他补充说，将质谱采集的独立数据与跨组学学科的数据整合则将是重点的重点。　　除了TransOmics外，Nonlinear还提供用于无标记定量蛋白质组学数据分析的LC-MS软件Progenesis，以及用于代谢组学的Progenesis CoMet软件。　　除了沃特世外，以上两个软件还支持其他主要质谱供应商质谱产生的数据，如安捷伦、赛默飞世尔、布鲁克和AB SCIEX。从Duncan Barrie的角度，他建议对其他质谱厂家的支持不会因为沃特世收购而改变。　　Duncan Barrie说，作为交易的一部分，Nonlinear用于二维凝胶图像分析软件SameSpots的销售和支持将由Nonlinear姊妹公司TotalLab接管。　　此外，沃特世在提交给美国证劵交易委员会的文件中披露，其已经收购了一家针对橡胶及弹性体市场应用的德国流变仪制造商Scarabaeus Mess-und Prodktionstechnik全部公开发行股票，交易金额为400万美元。(编译：杨娟)

5月29日，记者从湖北工业大学获悉，该校材料与化学工程学院微纳米及软物质科研团队李学锋教授、黄以万副教授提出通过一种简单的二次平衡法，开发出一系列溶胀却力学性能增强的水凝胶材料，其力学性能优于许多已报道的高性能水凝胶，这一研究改变了研究者对水凝胶“溶胀-力学性能弱化”的普遍认知，为研发溶胀且增强的水凝胶材料提供一种简易方法。相关研究成果日前在《先进功能材料》上发表。作为一类十分重要的软物质，高分子水凝胶具有类似于生物软组织的软、湿等物理特性，在生物组织工程、药物输送、软体机器人等诸多领域均表现出十分迷人的应用前景。然而，合成高分子水凝胶通常却并不遵循生命体系中“长大-变强”的自然规律。当在水或稀溶液中溶胀时，高分子网络被稀释会导致链密度降低，合成水凝胶通常表现出与生命体系相反的几何尺寸-力学性能关系，即尺寸变大却力学性能弱化现象。为提高高分子水凝胶的力学性能，研究者们目前倾向于在水凝胶网络中引入更多的物理或化学键合，增强高分子链间的相互作用，实现力学性能强化目的。设计并开发一种类似于生命体系中尺寸变大而力学性能增强的水凝胶，十分有趣却充满挑战。为此，上述研究团队提出通过一种简单的二次平衡法制备了一系列溶胀却力学性能增强的水凝胶材料。为探究该水凝胶体系中溶胀且力学性能增强的行为，该团队进一步系统研究了初始水凝胶在金属盐溶液中的透析时间及盐溶液浓度对其物理、化学结构及力学性能的影响，结果表明这两种因素均会显著影响水凝胶多相微结构重构及溶胀且力学性能增强的行为。李学锋介绍，随着透析时间增加，水凝胶样品的体积先迅速增大，然后经历一段较缓慢的降低，最后趋于稳定，这一过程持续数月。在这个缓慢的透析过程中初始水凝胶网络的多相微结构尺寸先显著降低，后缓慢变大，最后趋于与初始水凝胶相似的微结构尺寸。相似地，随着金属盐溶液浓度的增加，水凝胶的体积先快速增加，然后缓慢降低。尽管最终得到的水凝胶体积明显“长大”，其力学性能却显著增强。这项研究为聚电解质水凝胶网络在金属离子溶液中的行为提供了新见解。

p　　strong阿卜杜拉国王科技大学(KAUST-King Abdullah University of Science and Technology)的研究人员开发出一种导电水溶胶，使应变灵敏性、自愈性、和可拉伸性得到前所未有的优化。“我们的材料胜过所有先前报道过的水凝胶，并引入了新的功能，”材料科学与工程教授Husam Alshareef陈述到。/strong/pp style="text-align: center "strongimg src="http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/de43ded7-3f8b-4d59-8f46-3dc5e0db1eb4.jpg" title="导电水凝胶的信号可清晰地分辨不同的面部表情.jpg"//strong/pp/pp style="text-align: center "strong导电水凝胶的信号可清晰地分辨不同的面部表情(图片来源：KAUST)/strong/pp　　智能材料具有span style="color: rgb(255, 0, 0) "类似皮肤一样的拉伸、感知和弯曲能力，已发现在与人体交互中具有各种各样的应用/span。预期发展前景像辅助治疗创伤的可生物降解贴片一样宽广，还可扩展到触摸感应机械设备和可穿戴电子产品。/pp　　该材料由一种称为MXene的金属碳化物和含水水溶胶结合而成。span style="color: rgb(255, 0, 0) "除了其超过3400%的拉伸性能外，该材料还可快速回复至其初始状态，并可粘附于不同表面之上，例如皮肤。/spanspan style="color: rgb(255, 0, 0) "即使它被切成若干块，它仍可在重新附着后快速复原。/span/pp　　span style="color: rgb(31, 73, 125) "i“这种材料对拉伸和压缩敏感性的不同是一个突破性的发现，并为水溶胶的感知功能增添了一个新的维度，”/i/spanAlshareef实验室的博士后，本研究第一作者Yizhou Zhang陈述道。/pp　　这一创新策略在感知皮肤变化并将其转换为电信号的应用中具有极其重要的意义。例如，一层系在使用者前额薄薄的材料可区分各种不同的面部表情，像是皱眉或微笑。这一性能可使严重瘫痪的患者能够控制电子设备和交流。/pp　　当该材料薄带被系于喉部时，它们可表现出卓越的将语音转换成电信号的能力。这可使语言障碍者的谈话被清晰地听到。/pp　　“我们的材料在各种生物传感和生物医学应用中潜力非凡，”本研究共同作者Kanghyuck Lee陈述道。/pp　　更直接和特别有用的医学前景包括具有释药促愈功能的柔性创可贴。除了被贴于皮肤表面，这种覆盖物甚至可用于病变器官内部。研究人员还希望开发一种智能材料，可检测器官形状和体积，并能根据产生的信号改变药物的释放。/pp　　一种完美的能力是将医疗传感同治疗整合起来。其他有趣的前景是在机器人领域这一材料可被利用之处，例如，将其用于指触摸式感应机械拓展功能。/pp　　它同样可被用于防伪，该材料的复合电子平板被用来高度敏感地检测签名，当它们被书写时。/pp　　KAUST的研究者们已提出一长串可进一步研究和开发的潜在应用。i“span style="color: rgb(31, 73, 125) "其商业化潜力巨大，”/span/iAlshareef总结道。/p

近期，中科院合肥物质院固体所高分子与复合材料研究部田兴友和张献研究员团队联合郑州大学杨艳宇副教授等，利用镓铟合金( EGaIn)引发聚合，并作为柔性填料，构建了一种可用于人机交互和红外伪装的超拉伸、自愈合的 LM/PVA/P(AAm-co-SMA)双网络水凝胶。相关结果发表在 Materials Horizons 上。 　　水凝胶是一种具有三维网络结构的软材料，通过引入离子、导电聚合物和导电填料，可获得导电水凝胶。但是，由于导电聚合物共轭结构的固有刚性、导电填料与水凝胶基体的不相容性，以及盐析效应，目前大多数导电水凝胶的机械性能较差，如韧性低、抗拉强度低、自恢复和自愈合性能不理想，大大限制了水凝胶的应用领域。 　　镓铟合金(EGaIn)作为一种熔点接近或低于室温的液态金属(LM)，可以通过超声波分散制备成EGaIn微球，用作纳米填料。与其他刚性纳米填料不同，它们可以适应聚合物基体的变形，从而有效地增韧聚合物。此外，EGaIn中的镓(Ga)可以引发乙烯基单体发生自由基聚合。Ga3+能够与羧基、羟基进行配位，形成动态牺牲键，用于耗散能量。因此，镓基液态金属具有改善聚合物基体机械性能的潜力。 　　鉴于此，研究人员利用镓铟合金( EGaIn)引发聚合，同时作为柔性填料，构建了一种超拉伸和自愈合的 LM/PVA/P(AAm-co-SMA)双网络水凝胶。刚性的 PVA微晶网络和韧性的 P(AAm-co-SMA)疏水网络的协同作用，以及聚合物网络之间的离子配位和氢键(多重物理交联)，赋予了 LM水凝胶优异的超拉伸性( 2000%)、韧性( 3.00 MJ/ m3)、抗缺口性和自愈性(室温 24 h愈合效率大于 99%)。 LM水凝胶表现出敏感的应变感应行为，可用于人机互动以实现运动识别和健康监测。另外由于 EGaIn具有良好的光热效应和低红外发射率， LM水凝胶在红外伪装方面显示出巨大的应用潜力。 　　合肥物质院张献研究员和郑州大学杨艳宇副教授为文章的共同通讯作者，硕士生李宵飞为论文第一作者。该研究工作得到国家自然科学基金、合肥物质院院长基金的支持。图 1. 液态金属水凝胶的机械性能表征。图 2. (a) 压力传感器的原理图； (b, c) 在压力传感器上写 "CAS " 和 "USTC " 时的电阻变化； (d) 人机交互系统的示意图； (e) 戴着人机交互手套的志愿者打开他的手指， LED 屏幕显示数字 "5" ； (f) LM 水凝胶制备的人机交互手套根据志愿者手指的弯曲情况显示数字。

美国卡内基梅隆大学和中国香港中文大学的研究人员开发了一种能利用各种材料创建超高分辨率、复杂3D纳米结构的策略。研究成果近日发表在《科学》杂志上。研究团队此次开发的新技术，为微加工领域的长期挑战找到新的解决方案：一种将可印刷纳米设备的尺寸减小到几十纳米长、几个原子厚的方法。他们的方案与传统的被称为膨胀显微镜的方式相反，他们在水凝胶中创建材料的3D图案，并将其缩小以获得纳米级分辨率。一般3D纳米级打印机聚焦激光点以连续处理材料并需要很长时间才能完成设计，而研究人员开发的飞秒投影双光子光刻技术，能改变激光脉冲的宽度以形成图案化的光片，从而使包含数十万个像素的整个图像在不影响轴向分辨率的情况下立即打印。该方法比以前的纳米打印技术快1000倍，并可能导致具有成本效益的大规模纳米打印用于生物技术、光子学或纳米设备。研究人员引导飞秒双光子激光修改水凝胶的网络结构和孔径，为水分散性材料创建边界，然后将水凝胶浸入含有金属、合金、金刚石、分子晶体、聚合物或钢笔墨水等纳米颗粒的水中。纳米材料被自动吸引到水凝胶中的印刷图案上并完美组装。随着凝胶收缩和脱水，材料变得更加密集并相互连接。如果将打印的水凝胶放入银纳米颗粒溶液中，银纳米颗粒会沿着激光打印的图案自组装到凝胶中。随着凝胶变干，它可收缩到原来大小的1/13，使银密度足以形成纳米银线并导电。

旋转流变仪是目前流变仪系列中科技含量最高，稳定性最好的一款流变仪，此款设备是长春智能经过转矩流变仪和毛细管流变仪成功研发后的又一科技杰作。主要用来测定液态和半液态样品的相对粘度、绝对粘度。针对每一种性能绘制出相应的温度粘度、应力、应变曲线，主要应用在纺织、食品、药物、胶粘剂、化妆品、轴承润滑、油脂、油漆、浆料、等生产、加工、制造行业。 转矩流变仪是长春市智能仪器设备有限公司专利产品，它的成功硕果，可以用来研究热塑性材料的热稳定性、剪切稳定性、流动和塑化行为，其最大特点是能在类似实际加工过程中连续准确可靠地对体系的流变性能进行测定，还可以完成热固性材料的固化特性测试。对教学、科研和新材料的开发和生产工艺条的确定有很大的价值。 毛细管流变仪可以测定高聚物的软化点、熔点、流动点、粘度粘流活化能，热固性材料的固化温度等性能指标。这些数据对研究高聚物流变性能有重要的作用。该仪器的负荷加载装置设计合理，采用计算机控制，实现负荷连续加载，控制精度高。控温系统的组成及控制方式新颖，有利于测定不同温度下材料的变化。

自愈导电水凝胶的开发对于电活性神经组织工程至关重要。典型的导电材料如聚吡咯（PPy）通常用于制造人工神经导管。此外，组织工程领域已经朝着透明质酸（HA）水凝胶等产品的使用方向发展。尽管HA修饰的PPy薄膜可用于各种生物应用，但细胞-基质相互作用机制仍然知之甚少。此外，还没有关于HA修饰的PPy注射自愈水凝胶用于周围神经修复的报道。　　近日，南通大学科研团队用HA、胱胺（Cys）和吡咯-1-丙酸（Py-COOH）构建了一种具有可注射性、生物可降解性、生物相容性和神经再生能力的自修复导电水凝胶（HASPy）。该水凝胶直接靶向白细胞介素17受体A，主要通过激活白细胞介素17信号通路来促进与雪旺细胞髓鞘形成相关的基因和蛋白质的表达。科研人员将水凝胶直接注射到大鼠坐骨神经挤压损伤部位，以研究其体内神经再生的能力，并发现其可促进功能恢复和髓鞘再生。这项研究可能有助于理解细胞-基质相互作用的机制，并为HASPy水凝胶作为神经再生先进支架的潜在用途提供新的见解。该研究论文发表在《先进科学》（Advanced Science）上。

近年来开发了许多用于医疗保健的软性电子设备，它们提供了包括生物信号检测、健康监测、神经刺激、脑机接口等一系列的功能。为了实现可伸展性，电路和互连是通过将刚性导电材料图案化为蛇形几何形状或使用内在可伸展的导体。然而，弹性体和生物组织的力学和化学特性不匹配的情况不可避免地存在，这可能导致免疫反应，损害电子产品的功能。基于水凝胶的电子器件可以与生物组织有内在的相似性，在生物医学应用中具有潜在的用途。理想情况下，这种水凝胶电子器件应该提供可定制的三维电路，但用现有的材料和制造方法制作封装在水凝胶基质中的复杂三维电路是具有挑战性的。鉴于此，西湖大学周南嘉、陶亮团队报告了使用基于可固化水凝胶的支撑基质和可拉伸银水凝胶墨水的水凝胶电子器件的三维打印。支撑基质具有屈服应力流体行为，因此移动打印机喷嘴产生的剪切力会产生暂时的流体状状态，从而可以在银水凝胶墨水电路和电子元件的基质中准确放置。印刷后，整个矩阵和嵌入式电路可以在 60°C 下固化，形成柔软（杨氏模量小于 5 kPa）和可拉伸（伸长率约为 18）的单片水凝胶电子器件，而导电油墨表现出约1.4×103 S cm-1。研究人员进一步使用该三维打印方法来创建应变传感器、电感器和生物电极。相关研究成果以题为“Three-dimensional printing of soft hydrogel electronics”发表在最新一期《Nature Electronics》上。本文第一作者为西湖大学Hui Yue 与Yao Yuan 。【EM3DP的材料设计】作者通过利用海藻酸盐-PAM双网络水凝胶的正交交联机制开发了一种可固化的水凝胶基质：海藻酸盐链与Ca2+形成离子交联，而PAM网络是由丙烯酰胺和交联剂通过自由基聚合共价交联形成的（图1a）。然后将这种离子交联的凝胶粉碎、过滤和脱气，以产生平均直径约为20μm的透明的水凝胶微粒，并表现出屈服应力流体行为；并将它作为EM3DP的支持基质（图1b）。接下来作者通过将准备好的支撑基质凝胶与5μm大小的Ag薄片以及甘油和水溶性聚合物（例如聚乙烯吡咯烷酮）混合来开发导电油墨（图1a），EM3DP在定制的直接墨水书写平台上进行（图1b）。印刷后，水凝胶在60°C下加热以触发PAM的自由基聚合，固化整个基质和嵌入式电路（图1c（i），（ii）），Ag薄片在水凝胶中形成渗透通道，在墨水和基质之间没有观察到明显的接缝（图1c(iii)，(iv)）。如图1d所示，固化后的嵌入电路的水凝胶可以承受较大程度的拉伸和扭曲，一旦应力消除，可以完全恢复到原来的形状。图1e进一步证明EM3DP在制造自由形式3D结构方面的能力。图 1. 通过 EM3DP 制造水凝胶电子器件【基质和导电油墨的流变特性】在固定的交联剂/单体质量比下，无论藻酸盐含量如何，所有支撑基质都表现出剪切稀化行为（图2a），并且它们的粘度、储能模量（G'）和损耗模量（G”）随着藻酸盐含量从0.99%上升到2.31%（图2b）。藻酸盐含量为0.99%的基质像液体一样流动，而藻酸盐含量为1.65%和2.31%的基质表现为凝胶（图2c）。考虑到其中间的流变特性，使用藻酸盐含量为1.65%的基质凝胶来制备导电油墨。将Ag薄片添加到基质凝胶中会增加其粘度（图2d）)，表明Ag薄片既充当导电填料又充当流变改性剂。与原始基质凝胶相比，1.5×Ag墨水（Ag/水凝胶质量比=1.5）显示出大约十倍的粘度增加，而其剪切稀化行为保持不变。随着Ag/水凝胶质量比从0增加到1.5，墨水的G'和G”值也显示出大幅增加（图2e）。作者通过优化打印参数，包括压力和喷嘴移动速度，可以精确控制打印出的墨丝宽度与喷嘴内径一致（图2f），并且所有灯丝都呈现出近乎圆形的横截面。打印的长丝在热固化过程中没有表现出明显的形状变化或起泡。图 2. 支撑基质和导电油墨的流变特性【固化水凝胶基质的机械性能】图3a、b比较了通过传统的一锅法（非粉碎）和本文方法（粉碎）制备的藻酸盐-PAM水凝胶在固定交联剂/单体质量比和不同藻酸盐含量下的拉伸应力-应变曲线。随着藻酸盐含量从0.99%增加到2.31%，未粉碎和粉碎水凝胶的拉伸杨氏模量分别从5.35增加到7.69kPa和从2.80增加到3.71kPa（图3c）。在固定的藻酸盐含量(1.65%)下，将水凝胶的交联剂/单体质量比从0.016%提高到0.082%会导致拉伸杨氏模量从3.05略微增加到3.30kPa，但λ从11.3大幅提高到19.5（图3e、f）。图 3. 固化水凝胶基质的拉伸机械性能【导电油墨的电性能】作者制备了具有随机和分离分布的Ag薄片的Ag-水凝胶复合材料。具有随机分散的Ag薄片的复合材料未能形成相互连接的导电通路（图4a）。相反，在分离的复合材料中，Ag薄片在水凝胶域之间的边界处密集堆积并彼此紧密接触（图4a（右红线））。结果，随着Ag/水凝胶质量比分别从0增加到0.5、1.0和1.5，分离的Ag-水凝胶复合材料的电导率从1.5×10–3增加到2.1×101、4.0×102和1.4×103&thinsp S cm–1（图4b）。在相同的Ag/水凝胶质量比（0.5、1.0和1.5）下，具有随机分布的Ag薄片的Ag-水凝胶复合材料的电导率分别仅为6.9×10–3、6.9×101和3.4×102&thinsp S cm–1。作者接下来表征了Ag-水凝胶复合材料在拉伸应变下的电性能（图4c）。作者使用0.5×Ag、1.0×Ag和1.5×Ag的油墨印刷了线宽为250μm、长度为18mm的线性水凝胶电阻，显示初始电阻（R0）分别为246.5、10.9和3.7 Ω（图4d）。在慢速（5mm/s）循环拉伸试验（300%的应变）下，1.5×Ag电阻的R/R0值在前50个循环中从2.7略微增加到3.1，但之后保持稳定（图4e）。打印的气动执行器可以通过测量曲率传感器的R/R0变化来检测（图4g，f）。图 4. Ag-水凝胶导电油墨和印刷的可拉伸水凝胶电子器件的电特性【功能性水凝胶电子产品的制造及生物医学应用】为了说明EM3DP技术的多功能性，作者制造了一系列不同的水凝胶电子设备：电阻传感器、配备曲率传感器的执行器、电感器和生物医学电极。印刷设备表现出出色的机械稳定性和电气性能（图5a-f），以及与外部环境（如商业组件、设备引线和生物组织）的简单和保形接口（图6a-k）。与现有的水凝胶电子产品制造方法相比，本文的材料和制造方法可提供高精度、可设计性和自动化。因此，该方法应该为用于诊断和治疗设备的柔软、可定制的3D水凝胶电子设备开辟新的设计可能性。图 5. 功能性水凝胶电子器件的制造图 6. 3D 打印全水凝胶电极的生物医学应用【小结】作者报告了使用可固化的基于水凝胶的支撑基质和导电银（Ag）水凝胶墨水的水凝胶电子的EM3DP。颗粒状的离子交联水凝胶表现出一种屈服应力的流体行为，使其能够适应具有高导电性（1.4×103 Scm-1）和伸展性的导电油墨的沉积。当喷嘴产生的剪切应力大于屈服应力时，3D打印机喷嘴的运动会使水凝胶基质过渡到暂时的流体状态，然后再返回到固体状态。打印后，基质和墨水可以通过激活共价交联机制而固化在一起，从而形成柔软（杨氏模量，5Ka）和可拉伸（伸长率约18）的整体水凝胶，将电路包裹起来。作者使用3D打印方法来创建一系列基于水凝胶的电子设备，包括应变传感器、配备曲率传感器的执行器、电感和生物医学电极。发光二极管（LED）和射频识别（RFID）芯片等电子元件也可以通过自动混合打印工艺轻易地纳入电路中，以扩大打印设备和电路的功能。来源：高分子科学前沿

智能变形水凝胶作为一种软、湿态智能材料，能在外界环境的刺激下将自身化学能转化为机械能，同时伴随体积及形态的转变，因此一直以来被认为是理解与验证生物变形的理想平台。经过多年的发展，智能变形水凝胶已然能模仿自然界中的大部分变形行为，并展现出多刺激响应、可编程、程序化形态转变等诸多特点。然而，自然界的生命体不仅能改变自身形态，还可将这种原位的变形高效地转化为运动，从而满足自身示警、捕食及避险等需求。因此如何模仿生命体的运动行为，并进一步使智能变形水凝胶实现越野运动依然是一个巨大的挑战。 　　中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队陈涛研究员长期从事功能与智能高分子水凝胶及其在仿生变形、变色及运动等方面的前沿探索研究。近期，该团队与浙江大学、之江实验室的郑音飞教授合作，基于前期提出的界面扩散聚合(IDP)策略(CCS Chem. 2022, DOI: 10.31635/ccschem.022.202201942)，成功编程智能高分子水凝胶的各向异性结构，从而模仿尺蠖的爬行行为，实现了智能变形水凝胶全地形的越野爬行行为(图1)。 　　为了能实现高效的变形-运动转变，研究人员利用冰模板的方法，制备了具有超快温度响应的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)凝胶海绵。其可在5s内收缩到自身体积的40%，并且由其制备而得的双层水凝胶驱动器展示出88°/s的快速弯曲变形(图2)。值得一提的是，与传统的智能变形材料通过减小自身厚度来加快响应速度的方式不同，即使该凝胶厚度增加到2mm，其驱动速度也不会有较大损失。因此，在保证凝胶驱动变形速度的同时，PNIPAm凝胶海绵能具有更大的体积从而能将自身更多的化学能转化为机械能。 　　进一步地，为了增强凝胶变形的可控性，研究人员基于凝胶结构设计以及IDP策略，通过在PNIPAm凝胶海绵的表面定制化地生长含有Fe3O4纳米颗粒的光热凝胶，使得所制备的双层水凝胶驱动器能在近红外(NIR)光驱动下产生向光性及自持振动行为(图3)。除此之外，研究人员还可通过IDP策略，将制备好的双层水凝胶驱动器切断并重新排序组装，从而实现在NIR光下的多自由度程序化变形。 　　基于凝胶的程序化变形，这种双层的水凝胶驱动器能通过模仿自然界中尺蠖爬行的过程，利用时空调控的原位变形与环境的交互来实现高效的爬行运动。具体而言，一束NIR光首先照射的凝胶的头部，由于Fe3O4纳米颗粒的光热作用与PNIPAm凝胶海绵的热响应形变的协同作用，凝胶头部快速弯曲变形，并与粗糙基底形成卯榫结构增大其与基底的摩擦力。而后，NIR逐步移向凝胶中部，并不断触发所经凝胶的热弯曲收缩，使得凝胶整体收缩前进。当NIR移动到凝胶尾部时，对称相反的结构使得凝胶尾部凝胶向上弯曲从而抬起凝胶头部，使得其与基底的卯榫结构打开，解除锚定作用。最后，当移除NIR光后，头部的凝胶会快速回复到初始状态从而触发下一次循环。因此水凝胶也可在这种动态的卯榫锚定模式下，实现持续地爬行过程(图4)。值得一提的是，利用这种动态的卯榫锚定模式，该双层水凝胶驱动器可以适应多种粗糙表面，甚至可在普通的自然沙地上实现快速爬行。 　　此外，得益于IDP策略对凝胶结构的编程，双层水凝胶驱动器可进一步仿生进化出二维的六触手形态，通过水凝胶触手之间的互相配合实现快速的二维爬行。并且通过触手的程序化变形，水凝胶还可在爬行过程中不断调整自身体积，从而适应地形的变化，并成功穿越隘口，山谷以及山脊等一系列复杂地形(图5)。 　　该工作近期以题为“The Dynamic Mortise-and-Tenon Interlock Assists Hydrated Soft Robots Toward Off-Road Locomotion”的论文在线发表在Science合作期刊Research(DOI: org/10.34133/research.0015)上。本研究得到了国家重点研发计划(2022YFB3200071)、浙江省自然科学基金(LD22E050008，LD22A020002)、浙江省重点研发计划(2022C01002)、中国科学院青年创新促进会(2019297)、浙江省医药卫生重点科技项目、国家卫生健康委员会科研基金(WKJ-ZJ-2009)和国家重大科研仪器开发项目(81827804)等项目的支持。图1 水凝胶的仿生进化及越野爬行图2 具有快速温敏驱动的凝胶海绵图3 NIR下光热水凝胶驱动器的程序化变形过程图4 仿尺蠖多地形快速爬行图5 水凝胶二维越野爬行

可穿戴传感器可以通过非侵入的方式捕捉人体的各种信号并转化为可识别的电信号，从而达到实时监测的目的，在健康管理等领域展现出了重要价值。相比于传统的刚性可穿戴传感器，由导电凝胶等软材料构建的皮肤式可穿戴传感器能与动态皮肤形成紧密的共型结构，提高传感器的传感准确性和稳定性，甚至实现对人体运动状态的实时感知。 　　尽管基于导电凝胶的可穿戴传感器研究已经取得巨大进展，并广泛应用于动作监测、健康管理、表情和声音识别、人机交互等诸多领域，但由于导电凝胶在水环境中存在吸水溶胀、导电组分流失、粘附性能衰退等问题，限制了其在水下探索等领域的应用与发展。近年来，通过对导电凝胶进行耐水性能的设计，研究人员实现了导电凝胶基可穿戴传感器的水下传感领域的应用，促进了该领域的研究快速发展 　　近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队陈涛研究员、肖鹏副研究员和魏俊杰博士基于在耐水导电高分子凝胶的构筑及其水下传感方面的研究基础，在Advanced Materials上发表题为“Water-Resistant Conductive Gels Toward Underwater Wearable Sensing”的综述文章(Adv. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adma.202211758)。 　　在该综述中，作者首先对提高导电凝胶耐水性的方法进行了总结，归纳提出了封装设计、疏水网络结构和多重交联作用这三种耐水设计策略，并详细讨论了各种策略的耐水原理、具体设计方法以及存在的优缺点，从而为未来的耐水导电凝胶设计提供指导。随后对用于水下传感领域的耐水导电凝胶的多功能性质进行了介绍。除了水下稳定性之外，探讨了耐水导电凝胶的拉伸性质、水下粘附性质、水下自修复性质、可回收性质和3D打印性等性质对导电凝胶基水下可穿戴传感器的传感性能和制造加工工艺的影响，并重点讨论了这些性质的优化改善方法。此外，对现有耐水导电凝胶在水下传感领域的具体应用方向进行了汇总，着重总结了耐水导电凝胶在水下运动感知、水下健康监测、水下通讯、水环境分析几个方向的研究进展，并分析了耐水导电凝胶在这些应用中存在的不足，为未来的水下传感研究指明了方向。 　　尽管导电凝胶的耐水设计和传下传感研究已经取得了一定的成果，但该领域的发展尚处于起步阶段，仍然存在一些问题和挑战亟需解决。导电凝胶在水环境中的传感性能与陆上性能有着明显差异，相关的水下传感机制和传感模型有待进一步阐明；耐水导电凝胶的水下稳定性和水下传感性能测试还没有标准的方法，亟需建立统一的检测方法进行有效对比和评估；在耐水导电凝胶和水下可穿戴传感器的多功能设计上需要进一步努力，例如实现基于变色功能的可视化感知、基于自清洁功能的抗污能力和基于生物可降解的环境友好等。 　　为了满足耐水导电凝胶基水下可穿戴传感器的实际应用需求，需要进一步发展与水下可穿戴传感器匹配的无线传输技术和自供能技术；如何实现多感知功能和多技术模块在水下凝胶传感系统中的一体化集成，尤其是如何实现“软”凝胶材料与“硬”电子元件的稳定界面结合依然是该领域需要面临的一个重要挑战。 　　该论文得到了国家自然科学基金(51773215)、中国博士后科学基金(2021M690157、2022T150668)、宁波市自然科学基金(2121J206)、国家重点研发计划项目(2022YFC2805204、2022YFC2805202)等项目的支持。耐水导电凝胶的设计策略与水下传感应用 　　(中科院海洋新材料与应用技术重点实验室 魏俊杰)

在自然界中生物能够对外界刺激做出反应并产生特定的形状变化，这种响应行为对生物体的生存和繁衍至关重要。在众多材料中，水凝胶因其模量适中，刺激响应条件多样以及生物相容性好等因素而引起了广泛关注。随着仿生学以及材料科学的发展，能够感知和响应外部刺激的智能水凝胶致动器在软体机器人、传感和远程操控等领域显示出良好的应用前景。目前，微加工技术已经将响应型水凝胶致动器的尺寸缩小到微米级。然而，如何在微尺度下构建能够对复杂的微环境进行多重响应的水凝胶微致动器仍然是一个挑战。 　　近日，中国科学院理化技术研究所研究员郑美玲团队在双刺激协同响应的水凝胶微致动器的研究工作中取得进展。团队通过非对称飞秒激光直写加工制备了一种双刺激协同响应的水凝胶微致动器。该水凝胶微结构对pH/温度的双重协同响应是通过添加功能单体2-(二甲基氨基)乙基甲基丙烯酸酯实现的。通过水凝胶微结构的拉曼光谱分析，解释了不同pH和温度下协同响应的产生机制，并且展示了由pH或温度控制的聚苯乙烯微球的捕获。该研究为设计和制造可控的微尺度致动器提供了一种策略，并在微机器人和微流体中具有应用前景。研究成果发表于Small 。 　　飞秒激光直写加工技术由于具有超高的空间分辨率、三维加工能力和无需实体掩膜等特点，被广泛用于制备各种三维微结构。研究人员利用含有功能单体的光刻胶，通过调整激光功率、扫描速度和扫描策略实现了具有不对称交联密度的双重响应水凝胶微结构的制备(图1)。 　　进一步地，研究人员制备了含有三个不对称微臂的微致动器来提高对不同环境的刺激响应能力。该微致动器由三个交联密度交替分布的微臂组成。为了更加方便地展示水凝胶微致动器在不同温度及pH条件下的可控性，研究还使用了直径10微米的聚苯乙烯微球作为目标颗粒在不同条件下进行捕获(图2)。 　　此外，研究人员还描述了一种具有双刺激协同响应特性的微致动器(图3)，其具有的更为丰富的形状变化是由温度升高时的氢键断裂与酸性条件下叔胺基的质子化同时作用产生的。该研究提出的双重刺激协同响应特性相较于单一响应刺激赋予了微制动器更大的可操控性，这一特性使其在微操纵和微型软体机器人方面具有潜在应用。图1 双刺激协同响应型水凝胶微致动器的制备与响应机制图2 双重刺激响应型水凝胶微致动器的捕获行为图3 水凝胶微致动器的双重刺激协同响应特性

在物联网时代，智能可重写显示体系的发展有助于缓解日益增长的一次性电子垃圾所引起的环境污染和资源消耗问题，有望成为信息显示和传递的重要媒介。近年来科研人员开发了多种刺激响应颜色变化材料体系用于可逆信息书写。然而，基于化学物质刺激响应体系（例如水、离子、酸碱、尿素溶液等）通常会产生化学油墨残留/堆积，严重削弱其可重写性和响应灵敏性。依赖于无刺激残留的高能量紫外光和短波长可见光响应体系主要依靠调控特定分子化学结构转变实现信息载入，往往受限于复杂的化学结构设计和较慢的光响应动力学。因此，如何通过新型材料结构与显示机制的设计，开发一种集远程控制、快速响应、多色和多模式显示功能于一体的智能可重写显示系统仍然是巨大的挑战。　　中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员陈涛、路伟长期从事荧光高分子水凝胶的仿生构筑及其功能与智能调控研究。近期，受到变色龙皮下组织中不同色素细胞有序排列多层结构及其高效协同能力的启发，报道了一种近红外激光触发的可重写多色水凝胶体系，其兼具光书写和光投影的特点，不仅可以实现任意信息的瞬态光写入/自擦除/光重写，还可以实现既定多色图案的可持续光投影显示。该系统具有垂直排列多层结构，包括作为光热控制层的聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装二维碳纳米管（CNTs）薄膜和作为显示层的嵌入式荧光高分子水凝胶层。在水凝胶层中温敏性内芯荧光水凝胶被限制在非响应性外壳荧光水凝胶中，用于更好地实现稳定、可逆和多色的信息载入。这种仿生多层的结构设计有效通过“光触发-热量产生-荧光输出”的级联过程，建立了一种具有前景的信息显示机制。近红外激光可以作为“笔”进行远程书写，这一过程中，CNTs层首先发生光热转换，并将热量传递给凝胶层诱导温敏性内芯水凝胶形成氢键动态交联网络，并产生亲疏水相转变，进一步降低其中镧系配合物的水溶剂化程度，使得内芯水凝胶荧光增加，从而改变内芯与外壳层的叠加色，产生明显的颜色变化，实现信息的及时书写（约为5s）。移除光源，温敏性内芯水凝胶解除分子链内部氢键交联，回到亲水状态使得荧光得以恢复，所书写信息在36s后完全自擦除并可重新写入新的信息。此外，多级层状结构的设计使得光热控制层CNTs薄膜和荧光水凝胶显示层易于图案化，在近红外激光面光源的投射下可以显示预先设计的多色图案。这种功能集成的显示能力不仅有助于满足各种信息的不同显示或传输的需求，而且利于实现更好的视觉信息可视化和交互体验感，并为未来新型光书写体系的发展奠定了基础。 　　相关成果以Light-Writing & Projecting Multicolor Fluorescent Hydrogels for On-Demand Information Display为题发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到国家重点研发计划、浙江省自然科学基金等项目的支持。具有仿生多层结构的可光书写荧光高分子水凝胶显示系统

自然界中，许多生物体根据生存需要逐渐进化出独特的环境适应行为，例如变色龙、树蛙、章鱼等变色生物可以根据环境需要来自适应改变皮肤颜色和图案，以达到交流、伪装等目的。受此启发，科研工作者希望通过设计智能人工材料（特别是类生物组织的软、湿态高分子水凝胶材料）来复制生物体的环境刺激响应变色行为。仿生智能变色水凝胶新材料的发展有助于理解自然界的生物变色现象，并有望在传感检测、柔性显示、变色伪装皮肤、软体机器人等领域发挥应用价值。　　与源于对外界光的吸收、反射或散射而产生的色素色或结构色不同，荧光色是一种发光色，色饱和度高，适用于夜晚、森林、海洋、河流等照明不足的环境，因此被认为是色素色和结构色的良好补充。然而，与能够在不同外界刺激环境中呈现丰富皮肤颜色变化的变色龙等生物相比，科研人员制备的多色荧光高分子水凝胶在外界刺激下的发光颜色变化范围仍较窄，难以利用单一水凝胶实现多重刺激响应的宽范围荧光颜色变化。　　为此，中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队基于前期基础研究，提出了精确控制不同荧光团空间分布结构以实现高分子水凝胶荧光颜色有效调控的新策略。最近，宁波材料所研究人员和中科院过程工程研究所研究员周蕾团队合作，发展高分子水凝胶的分子结构设计，将聚集诱导发光的取代萘酰亚胺型蓝色荧光团和稀土配位型红、绿色荧光团分别引入同一水凝胶体系的不同高分子交联网络中（如图）。得益于这一创新材料结构设计，萘酰亚胺型蓝色荧光团和稀土配位型红、绿色荧光团的发光强度可以分别利用不同外界刺激进行独立且连续的调控，从而实现多重刺激（温度、pH、溶剂、离子、光等）响应的红、绿、黄、蓝、紫多色荧光变化。该工作显著拓宽了高分子水凝胶的荧光变色范围，有望应用于智能变色伪装皮肤、仿生智能软体机器人等重要领域。　　该工作以Supramolecular Hydrogel with Orthogonally Responsive R/G/B Fluorophores Enables Multi-color Switchable Biomimetic Soft Skins为题，发表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究计划项目、国家重点研发计划、中科院青年创新促进会和王宽诚教育基金等的支持。

中科院苏州纳米所钱波团队的郭浩等人提出一种3D打印层状石墨烯气凝胶的新策略。应用3D打印定制的针对不同氧化石墨烯墨水的狭缝挤出头，并在墨水中加入叔丁醇，抑制冰晶生长，最后应用定制挤出头3D打印制备得到层状石墨烯气凝胶，实现相比同类材料更高的电导率和电磁屏蔽性能，以及高灵敏压阻传感性能。图1 3D打印层状石墨烯气凝胶及其电磁屏蔽和压力传感特性 二维材料气凝胶因其在电磁屏蔽、传感器、柔性器件、超级电容器及油污吸附等方面的应用吸引了人们广泛的研究兴趣。由于二维材料本身的各向异性特性，相比各向同性结构，层状二维材料气凝胶在特定方向展示出优异的机械、电子、热性能。然而，目前制备层状结构二维材料气凝胶的方法较少，比较常用的是定向冷冻方法，但该制备方法在尺寸和形状上尚缺乏自由度，在性能上也仍有提升的空间。同时由于，二维材料分散液具有剪切变稀的特性，在剪切力的作用下，可以实现液晶形态的取向分布，如果能充分利用这一特性，将有望通过挤出装置实现取向结构二维材料气凝胶的制备，从而提升样品制备的自由度，并进一步提升材料性能。中科院苏州纳米所钱波团队的郭浩等人针对这一问题，提出一种3D打印层状石墨烯气凝胶的新策略。为充分利用氧化石墨烯墨水的剪切变稀特性，研究团队根据不用配方墨水的剪切变稀特性定制设计并应用摩方精密nanoArch S140高精度光固化3D打印机制备了可使对应氧化石墨烯墨水实现长程有序液晶形态的狭缝挤出头，狭缝尺寸50 μm，应用该挤出头在冷冻衬底上逐层3D打印相对应墨水。由于氧化石墨烯水基墨水中的水在冷冻衬底上结晶生成大尺寸冰晶，这将破坏狭缝挤出氧化石墨烯的液晶形态，为解决这一问题，团队通过调节叔丁醇在墨水中的含量，减小了冷冻衬底上冰晶生长的尺寸，从而降低了冷冻过程对于取向结构的破坏，最终通过冷冻干燥和化学还原实现了层状结构石墨烯气凝胶的制备。图2 根据墨水的流变性能设计并打印挤出头 研究显示，通过3D打印新策略制备的石墨烯气凝胶的层状结构清晰。得益于该层状结构，本研究3D打印的石墨烯气凝胶展示出比同类石墨烯气凝胶更高的电导率（705.6 S m−1）、更高的电磁屏蔽性能（3 mm样品在X波段可实现最高电磁屏蔽能效68.75 dB），并可实现高灵敏的压阻传感性能（清晰的语音和脉搏信号传感分辨能力）。图3 通过墨水配方调控获得良好层状结构的石墨烯气凝胶图4 3D打印层状石墨烯气凝胶的电导率和电磁屏蔽性能图5 3D打印层状石墨烯气凝胶的力学和传感性能研究者相信，此项研究将为具有剪切变稀性能的材料制备层状取向结构材料提供一条新的路径，为纳米材料通过3D打印有序可控组装并实现更高的性能提供一个新的思路。相关论文在线发表在《Advanced Materials Technologies》上。苏州纳米所郭浩为本文第一作者，钱波为本文通讯作者，苏州大学石学军为本文的软件模拟提供了支持。论文信息：A New Strategy of 3D Printing Lightweight Lamellar Graphene Aerogels for Electromagnetic Interference Shielding and Piezoresistive Sensor ApplicationsHao Guo, Tianxiang Hua, Jing Qin, Qixin Wu, Rui Wang, Bo Qian, Lingying Li, Xuejun ShiAdvanced Materials TechnologiesDOI: 10.1002/admt.202101699原文链接：https://doi.org/10.1002/admt.202101699官网：https://www.bmftec.cn/links/7

德国卡尔斯鲁厄（2009年7月29日）&mdash 服务科学，全球领先的赛默飞世尔科技有限公司今日宣布，其将向位于索林根的德国糖果业中心学院（ZDS）捐赠Thermo Scientific HAAKE Viscotester 550旋转粘度计，以支持该学院的培训和专业发展成果。 流变测量对优化糖果的生产及特性至关重要。HAAKE Viscotester 550可根据OICCC专家委员会的准则测定熔融巧克力的流动行为和屈服点，从而影响产品的物性表征（如：熔融和凝固）。赛默飞世尔科技为学院提供全新的HAAKE Viscotester 550旋转粘度计。通过该仪器，学生们将学习如何理解影响巧克力品质的测量数据和不同参数。 &ldquo 赛默飞世尔科技捐赠的旋转粘度计让ZDS能够以先进且专业的方式讲解流变学这一重要课题，这有助于培训工作以及学生的职业发展。通过赛默飞世尔科技提供的软件，学生们还可观看到形象化的测量数据，&rdquo ZDS常务董事Andreas Bertram说道：&ldquo 赛默飞世尔科技与ZDS的此次合作，是展示&ldquo 科学、工业和教育三者之间如何建立紧密协作&rdquo 的绝佳范例。&rdquo 赛默飞世尔科技为其全系列粘度计和流变仪产品提供各种配件，以满足各种应用环境的独特需求。 例如，我司的流变仪系列产品均配有弯曲测试夹具，用于将巧克力块放入流变仪，并进行弯曲、断裂和穿透试验。 通过Thermo Scientific HAAKE MARS流变仪平台的RheoScope模块，您可在进行流变测量的同时，使用光学显微镜观察被测样品的微观结构。这样，就可对脂类样品的熔融行为和结晶形态进行研究。通用托架令您可对保存在原始容器中的样品（如装在罐中的巧克力酱）进行测量。这样就省却了倒出样品、清洗量杯等耗时操作，同时还可以保持样品的物质结构。欲知有关流变仪和粘度计系列产品的更多信息，请访问www.thermo.com/rheology 。 赛默飞世尔科技公司是流变学领域的先驱之一，凭借其全面的Thermo Scientific材料表征解决方案成功为各行各业提供支持。物料表征解决方案能对塑料、食品、化妆品、药品和涂料、化学制品或石化产品以及各种流体或固体的粘度、弹性、加工性能及受温度影响的机械变化等特性进行分析和测量。欲获取更多信息，请访问公司网站：www.thermo.com/mc 或 www.thermo.com.cn/mc 。 Thermo Scientific是服务科学领域全球领先的赛默飞世尔科技公司旗下品牌。 关于赛默飞世尔科技 赛默飞世尔科技（Thermo Fisher Scientific）（纽约证交所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年度营收达到100亿美元，拥有员工33,000多人，服务客户超过350,000家。这些客户包括：医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构以及环境与工业过程控制装备制造商等。公司借助 Thermo Scientific 和 Fisher Scientific 这两大品牌，帮助客户解决从常规测试到复杂的研发项目中所面临的各种分析方面的挑战。Thermo Scientific像客户提供了一整套完整的高端分析仪器、实验室设备、软件、服务、耗材和试剂，以实现实验室工作流程综合解决方案。Fisher Scientific 为卫生保健、科学研究，安全和教育领域的客户提供完整的实验室装备、化学药品、供应品和服务的组合。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案，为科研的飞速发展不断地改进工艺技术，并提升客户价值，帮助股东提高收益，还为员工创造良好的发展空间。欲获取更多信息，请访问公司网站：www.thermo.com (英文) 或 www.thermo.com.cn (中文) 关于德国糖果业中心学院（ZDS） 德国糖果业中心学院（ZDS）成立于1951年，位于德国索林根，是全球知名的糖果业培训和专业发展中心。学院培养糖果技术领域的技术专才，并提供食品技术方面的专门技艺以及针对行业监察员、认证食品工艺师等全国考试的专门课程。ZDS举办各种研讨会。每年，来自全球30多个国家的参与者参加ZDS的各种技术会议和实践课程，这些会议和课程内容涉及糖果制造业的各个方面。该学院为全球企业提供咨询，并为成员企业提供专门的企业培训课程以及分析和测试服务。欲了解更多信息，请访问http://www.zds-solingen.de/ 。 Thermo Scientific HAAKE 放在Thermo Scientific流变仪系列产品 Viscotester 550旋转粘度计 的弯曲测试夹具上的巧克力块

水凝胶是一类能保持大量水分且具生物相容性的三维结构凝胶，部分水凝胶还可对 pH 值、温度、电场和光有独特响应并产生物理化学结构的变化，从而在智能传感器、生物工程和软体机器人等领域广泛应用。[penny1] 近年来，水凝胶也开始应用于太阳能驱动的水蒸发、脱盐、水净化和消毒以及太阳能驱动的水-电-氢发电等领域。有报道指出，通过调节聚合物网络与水分子之间的相互作用，水凝胶太阳能蒸发器（SVG）可在一个阳光下[penny2] （光强度约1000 w m-2）达到相当高的水蒸发速率。由于蒸发发生在水凝胶界面，合理设计蒸发材料表面微结构对于太阳能水蒸发尤为重要。为了制造出复杂三维结构的水凝胶功能器件，基于立体光刻的微型 3D 打印方法越来越受欢迎。近期，哈利法大学的张铁军教授团队提出了一种新型的三维功能化水凝胶器件制备方法。该团队利用新型微立体光刻技术（nanoArch S130，摩方精密）实现了水凝胶的高精度3D打印，并将金属盐离子引入到水凝胶单体混合物p(NIPAm-co-PEGDA)中，最终获得具有高吸光性能的含氧化铁纳米颗粒 (Fe3O4 NPs)水凝胶太阳能蒸发器。该制备方法成功解决了3D打印复合材料中的多重问题，例如不均匀的颗粒分布、团聚、固化光的散射及其带来的打印质量和分辨率恶化。利用该方法制成的复合水凝胶结构表现出了优异的光吸收性能和快速毛细力水传输性能，在非聚光情况下实现了 5.12 kg m-2 h-1 的超高水蒸发率。相关成果以“Direct solar vapor generation with micro-3D printed hydrogel device”为题发表在《EcoMat》期刊上。 图1. (a)基于3D 打印的含金属纳米颗粒水凝胶NPH复合材料的 SVG 装置示意图。（b）在水凝胶PEGDA泡沫和互连的微通道网络内毛细力驱动的水输运。 (c) 用 Fe3O4 纳米颗粒加强SVG蒸发表面的光吸收能力。 该研究中，含金属纳米颗粒的水凝胶(NPH)太阳能水蒸发器装置如图 1(a) 所示，它包含两个主要组件：(i) 3D 打印的NPH各向异性结构，蒸发表面具有 Fe3O4 纳米颗粒，用以增强太阳能吸收，而底部层则嵌入了使用 NPH 打印的互连微通道； (ii) 作为毛细材料的超亲水 PEGDA 泡沫和微通道网络（微通道宽为250 µm）。团队成员使用面投影微立体光刻技术（nanoArch S130, 摩方精密）完成器件的制备。为了通过微型 3D 打印技术制造 NPH 太阳能水蒸发器，该团队制备了两种打印材料配方。基础配方是一种光固化/温度响应型 NPH 水凝胶。一旦固化后，单体会交联产生一个微型多孔表面 （孔径为 5±0.8 µm），如图 2 中的扫描电子显微镜 (SEM) 图像所示。为了将 Fe3O4 纳米颗粒混入水凝胶交联网络中，团队首先将金属盐 Fe(NO3)3 和 FeCl2 混入水凝胶打印材料的基础配方中，打印完成后，将器件置入碱性条件下， Fe3+ 和 Fe2+ 会共沉淀形成Fe3O4 纳米颗粒。由此，最终制备的NPH器件表面呈漆黑色，反映了薄膜较强的光吸收能力。在日常阳光照射下，该NPH器件的水蒸发速率约为 5.12 kg m-2 h-1。这种超高的蒸汽生成率与 Fe3O4 纳米颗粒诱导的水凝胶网络内的润湿性转换和水活化能力有关。为了进一步研究该装置的整体稳定性，该团队还在不同强度的太阳辐射和盐水（3.5 wt% NaCl溶液）下进行了一系列实验。与最初的实验结果一致，3D 打印的 NPH 水凝胶装置在 500、1000 和 1500 W m-2 的模拟太阳强度照射下表现出了显著的蒸发速率，分别为 3.96、5.12 和 6.48 kg m-2 h-1 ，分别如图 3 所示。与先前报道的基于水凝胶的材料相比，该工作提出的NPH蒸发器表现出超高效的太阳能水蒸发能力，在太阳能污水处理和海水淡化方面具有巨大应用潜力。 图2 3D 打印的NPH水凝胶的微观形貌表征。（a-b） NPH 水凝胶和 Fe3O4 纳米颗粒的低倍和高倍 SEM 图像。 (c) 纯 NPH 水凝胶和具有 Fe3O4 纳米颗粒 的 NPH 水凝胶的 FTIR光谱。 (d) NPH水凝胶内 Fe3O4 纳米颗粒的 XRD 谱。 图 3. (a) 在 120 µm 和 1 mm 的薄膜厚度下，含 Fe3O4 颗粒的 NPH 水凝胶的 UV-Vis-NIR 吸收光谱。 (b) 当水凝胶周围的水被加热时，用光学显微镜捕获的 3D 打印的 NPH 水凝胶的温度响应。 (c) 纯NPH水凝胶和含Fe3O4 颗粒的 NPH 水凝胶的接触角及其温度的影响。 (d) 水在含Fe3O4 颗粒的 NPH 水凝胶内的 DSC 热流信号图 4. 3D 打印的 NPH 水凝胶器件的太阳能水蒸发性能。 (a-b) 在非聚光情况下， 3D 打印的 NPH 水凝胶装置的水蒸发速率。 (c) 3D 打印的 NPH 水凝胶装置在不同太阳强度照射下的水蒸发速率。插图为相应的红外图像，显示了太阳能吸收表面的温度分布。 (d) 3D 打印的 NPH 水凝胶器件的性能稳定性实验。 (e) 3D 打印的 NPH 水凝胶器件用于太阳能海水（3.5 wt% NaCl 水溶液）蒸发时的蒸发速率。 (f) NPH水凝胶器件 的蒸发速率与已有文献报道的数值比较。 原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/eom2.12157

葡聚糖凝胶简介月旭科技的交联葡聚糖产品名是Tandex，Tandex不溶于水，但有较强的亲水性，能迅速在水和电解质溶液中吸水膨胀，而且在碱性环境中比较稳定，所以用适当浓度的碱液（一般为0.2mol/L）可除去吸附在凝胶上的污染物。Tandex G是由葡聚糖和3-氯-1,2-环氧丙烷（交联剂）以醚键交联形成的具有三维多孔网状结构的高聚物，其交联度由交联剂的百分比决定。Tandex G的种类主要有：G10、G15、G25。G后面的阿拉伯数字表示每克干胶吸水量（g水/g干胶）的10倍。例如：Tandex G25表示该凝胶在吸水膨胀时每克干胶能吸水2.5g。G反映凝胶的洗水量、排阻极限及分离范围。例如：Tandex G10的网孔结构紧密，孔径小，吸水率低，排阻极限小，只能分离分子量较小的物质；而Tandex G25的孔径大，吸水率高，可分离分子量较大的物质。因强氧化剂和强酸可使Tandex中起交联作用的糖苷键水解断裂，所以在使用时要防止其与强氧化剂和强酸接触。在中性条件下，Tandex悬浮液可进行高温煮沸溶胀和消毒，其性质不受影响。在Tandex G25中加入亲脂性的羟丙基基团，形成烷基化葡聚糖凝胶Tandex LH型。它是一种同时具备吸附性和分子筛功能的独特凝胶介质，型号是Tandex LH-20，适用于有机溶剂洗脱，分离脂溶性物质，具有高处理量，可分离结构非常相近的分子，而且分离效果好。Tandex G系列葡聚糖凝胶产品性能Tandex LH-20产品性能

柔性导电水凝胶应用广泛，如监测人体运动、检测健康状况、促进人机界面以及为软机器提供动力。然而在在极低地区超低温的环境下，传统的水凝胶不可避免地面临着机械性能同电学性能同时奔溃的糟糕状况。当温度下降到冰点以下时，传统水凝胶网络内流动的自由水结晶，胶体的流动性受到限制，同时功能基团失活，许多水凝胶的性能大大降低。因此，传统水凝胶传感器在低温下的应用范围受到了限制。受天然贻贝粘合机制的启发，中国水产科学研究院吴立冬研究员团队设计了一种聚多巴胺-聚丙烯酰胺-氯化锂（PPL）水凝胶，与传统水凝胶不同，PPL水凝胶在零下60°C也能保持强大表现，为科研探险提供了全新可能。它拥有三大关键特性，一是极低温抗冻性： PPL水凝胶在寒冷条件下展现出色，为科研、医疗和探险提供了新的可能性。二是高导电性：导电性在室温（384 S m-1）和零下40°C（26 S m-1）都能维持在可观的水平，为电子设备在寒冷地带的稳定运行提供了支持。特性三：强大的表面粘附力：表面粘附力高达68.8 kPa，确保在恶劣条件下的牢固粘附，应对各种极端环境。PPL水凝胶传感器精确测量人体关节运动，为寒冷环境中的医疗监测提供创新解决方案。同时，利用PPL水凝胶传感器进行信息传输，通过摩尔斯电码实现加密，为通信领域带来了全新的安全标准。PPL水凝胶在极端条件下表现出色，更是有望推动在极端条件下软机器人领域的进一步发展。研究成果在线发表Sensors and Actuators A: Physical杂志，题目为“Polydopamine-triggered adhesive and conductive hydrogel for Morse code communication at polar environments”。论文通讯作者为中国水产科学研究院吴立冬研究员，孙蒙蒙硕士为论文的第一作者。此项工作得到了国家自然科学基金（22176221）、中央级公益性科研经费（CAFS：2022A004 和 2020TD75）等项目的支持。文章链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0924424723006623

2013年6月28日, 安东帕公司于上海举办了MCR 702流变仪新品发布会，并进行了专题的应用讲座。来自复旦大学、华东理工大学、联合利华、巴斯夫等高校和企业的五十多位专家和高工，共同见证了这款安东帕开创性的顶级流变仪的面世。　　安东帕中国总经理王德滨先生亲临现场，为本次活动致欢迎辞。他介绍了安东帕的发展历程，并阐述了公司未来在中国的发展战略。同时，本次讲座特别邀请了MCR 702仪器的专利发明人&mdash 安东帕(德国)流变仪技术专家Jö rg Lä uger博士作为主讲人，为大家详细讲解国际流变学的最新进展及通过MCR 702 革命性创所能给大家带来的巨大收益。　　安东帕作为世界高品质的顶级分析仪器制造商，已经走过91年的历史。我们始终以&ldquo 满足客户需要&rdquo 为核心责任，每年20%以上的销售额均用于新产品的研发。流变测量仪器也是安东帕非常重要的一个分支，在2011年我们就发布了第三代模块化高级流变仪 ，而这次的MCR 702 Twindrive流变仪测量的范围更广，是流变仪发展史中的一次创举。　　Jö rg Lä uger博士通过视频和翔实的科研报告，介绍了MCR 702流变仪的各项革命性技术指标及创新功能。 它所采用 的TwinDriveTM 专利技术，由两套功能强大的模块化同步直流(EC Motor)马达组成，标志着流变测量规则的改变。这种创新设计为流变仪的控制精度、扭矩等指标带来了革命性的突破，并开创了无数的流变测量选择。例如，当两个马达设置为反方向旋转，能够在测量样品中形成固定的凝滞面，因而更容易通过显微镜进行检测 还可以随意调整两个马达的旋转速度，来移动停滞面的水平位置。　　针对MCR702流变仪对现有流变测量应用所带来的改善和提升，及其在各类创新型应用中的表现，Jö rg Lä uger博士以严谨的科研数据和翔实的测试报告，向与会专家们做了精彩的说明，赢得了大家的一致好评，现场气氛非常踊跃。　　MCR702 Twindrive流变仪是唯一有两个测量头的流变仪!　　目前其他的流变仪都是使用步进马达系统进行间隙控制，控制精度只能达到微米级。MCR702 TwinDrive流变仪通过法兰上由Piezo元件构成的IsoLign间隙控制系统使这一指标达到了10nm，比传统方法高几个数量级。　　MCR702流变仪的空气轴承技术结合先进的扭矩扫描功能，使其具有快速控制功能和从230mNm到低至1nNm的超宽扭矩 而且它采用了最先进的处理器技术，大幅提高了处理速度，并确保了1ms的测量点持续时间，进而提高了瞬态测试效率。简而言之，无论在过去、现在还是未来，采用Twindrive技术的MCR 702都是第一台单机系统就能满足所有可能的应用要求的流变学测量仪器。　　MCR702的问世，将进一步巩固安东帕在流变仪市场的领导地位。我们将秉承一贯的创新思想以及对质量的承诺，满足更多的客户需求。　　7月2日，安东帕还将在北京举行第二场新产品巡回发布会和专题讲座，也欢迎更多的专家到现场与我们共同就新技术进行广泛的讨论。

德国卡尔斯鲁厄（2009年7月29日）&mdash 服务科学，世界领先的赛默飞世尔科技有限公司今日宣布，其将向位于索林根的德国糖果业中心学院（ZDS）捐赠Thermo Scientific HAAKE Viscotester 550旋转粘度计，以支持该学院的培训和专业发展成果。 流变测量对优化糖果的生产及特性至关重要。HAAKE Viscotester 550可根据OICCC专家委员会的准则测定熔融巧克力的流动行为和屈服点，从而影响产品的物性表征（如：熔融和凝固）。赛默飞世尔科技为学院提供全新的HAAKE Viscotester 550旋转粘度计。通过该仪器，学生们将学习如何理解影响巧克力品质的测量数据和不同参数。 &ldquo 赛默飞世尔科技捐赠的旋转粘度计让ZDS能够以先进且专业的方式讲解流变学这一重要课题，这有助于培训工作以及学生的职业发展。通过赛默飞世尔科技提供的软件，学生们还可观看到形象化的测量数据，&rdquo ZDS常务董事Andreas Bertram说道：&ldquo 赛默飞世尔科技与ZDS的此次合作，是展示&ldquo 科学、工业和教育三者之间如何建立紧密协作&rdquo 的绝佳范例。&rdquo 赛默飞世尔科技为其全系列粘度计和流变仪产品提供各种配件，以满足各种应用环境的独特需求。例如，我司的流变仪系列产品均配有弯曲测试夹具，用于将巧克力块放入流变仪，并进行弯曲、断裂和穿透试验。 通过Thermo Scientific HAAKE MARS流变仪平台的RheoScope模块，您可在进行流变测量的同时，使用光学显微镜观察被测样品的微观结构。这样，就可对脂类样品的熔融行为和结晶形态进行研究。通用托架令您可对保存在原始容器中的样品（如装在罐中的巧克力酱）进行测量。这样就省却了倒出样品、清洗量杯等耗时操作，同时还可以保持样品的物质结构。欲知有关流变仪和粘度计系列产品的更多信息，请访问www.thermo.com/rheology。 赛默飞世尔科技公司是流变学领域的先驱之一，凭借其全面的Thermo Scientific材料表征解决方案成功为各行各业提供支持。物料表征解决方案能对塑料、食品、化妆品、药品和涂料、化学制品或石化产品以及各种流体或固体的粘度、弹性、加工性能及受温度影响的机械变化等特性进行分析和测量。欲获取更多信息，请访问公司网站：www.thermo.com/mc 或www.thermo.com.cn/mc。 Thermo Scientific是服务科学领域全球领先的赛默飞世尔科技公司旗下品牌。 Thermo Scientific HAAKE Viscotester 550旋转粘度计 放在Thermo Scientific流变仪系列产品 的弯曲测试夹具上的巧克力块 关于Thermo Fisher Scientific（赛默飞世尔科技） Thermo Fisher Scientific(赛默飞世尔科技)（纽约证交所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额超过105亿美元，拥有员工约34,000人，在全球范围内服务超过350,000家客户。主要客户类型包括：医药和生物公司，医院和临床诊断实验室，大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制装备制造商等。公司借助于Thermo Scientific和Fisher Scientific这两个主要的品牌，帮助客户解决在分析化学领域从常规的测试到复杂的研发项目中所遇到的各种挑战。Thermo Scientific能够为客户提供一整套包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室综合解决方案。Fisher Scientific为卫生保健，科学研究，以及安全和教育领域的客户提供一系列的实验室装备、化学药品以及其他用品和服务。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案，为科研的飞速发展不断地改进工艺技术，提升客户价值，帮助股东提高收益，为员工创造良好的发展空间。欲获取更多信息，请浏览公司的网站：www.thermofisher.com（英文）；www.thermo.com.cn（中文）。 关于德国糖果业中心学院（ZDS） 德国糖果业中心学院（ZDS）成立于1951年，位于德国索林根，是全球知名的糖果业培训和专业发展中心。学院培养糖果技术领域的技术专才，并提供食品技术方面的专门技艺以及针对行业监察员、认证食品工艺师等全国考试的专门课程。ZDS举办各种研讨会。每年，来自全球30多个国家的参与者参加ZDS的各种技术会议和实践课程，这些会议和课程内容涉及糖果制造业的各个方面。该学院为全球企业提供咨询，并为成员企业提供专门的企业培训课程以及分析和测试服务。欲了解更多信息，请访问http://www.zds-solingen.de/。

仪器信息网讯 2013年6月28日，安东帕于7月2日分别在上海、北京举办了MCR 702流变仪新品发布会。MCR 702流变仪采用TwinDriveTM 专利技术，第一次实现在一台仪器中同时使用两套扭矩传感器和驱动单元进行流变测量，将两套同步直流(EC Motor)马达以模块化方式整合为一体，使得测量变得更加灵活、精确。MCR702 TwinDriveTM流变仪　　MCR 702仪器的专利发明人&mdash 安东帕(德国)流变仪技术专家Jö rg Lä uger博士详细讲解国际流变学的最新进展及通过MCR 702革命性创所能给大家带来的巨大收益。　　MCR 702流变仪特点在于为用户提供了更多流变测量选择，如具有三种测量模式，模式一：当两个马达设置为反方向旋转，能够在测量样品中形成固定的凝滞面，因而更容易通过显微镜进行检测，还可以随意调整两个马达的旋转速度，来移动停滞面的水平位置 模式二：一个马达在固定位置作为扭矩传感器独立运行，另一个马达则仅作为驱动装置，MCR 702就成为了用于旋转和震荡测试最佳的SMT(马达与传感器分离)流变仪 模式三：将下部的EC马达拆除，MCR 702就成为了标准的CMT(马达与传感器一体)流变仪。　　MCR 702流变仪的多元选择还体现在多个方面，如提供多样的控温系统、测量夹具、以及联用技术等。安东帕(德国)流变仪技术专家Jö rg Lä uger博士　　安东帕中国董事总经理王德滨介绍了安东帕的发展历程，并阐述了公司未来在中国的发展战略。安东帕1922年成立，至今已经走过91年的历史。在全球拥有3家加工厂、17家子公司、1600名员工。2012年公司的销售额达1.9亿欧元，20%以上的销售额用于新产品的研发，而2013年公司的销售额预计达2.1亿欧元。安东帕中国董事总经理王德滨　　目前安东帕具有密度计、流变仪、微波消解仪、旋光仪等8条产品线，流变仪是安东帕非常重要的一个分支。安东帕的流变仪产品技术来自于公司于1996年收购的位于德国Stuttgar的Physica Messtechnik GmbH。在2011年安东帕发布了第三代模块化流变仪，2013年再次推出了高端集成化的MCR 702 Twindrive流变仪。安东帕中国流变学产品经理陈飞跃上海发布会现场北京发布会现场撰稿：刘丰秋

尊敬的客户：　　您好!　　东南科仪，是美国Brookfield博力飞、德国Binder公司及德国sartorius赛多利斯、日本ALP等众多著名分析检测仪器的中国区域代理，秉承“把世界最先进的仪器介绍到中国，将中国最专业化的服务提供给用户”的一贯宗旨，多年来在珠三角地区巡回举办“分析检测仪器技术讲座”，以介绍最新分析检测技术、展示先进检测仪器为主要内容，为众多企业、事业单位的品检技术人员了解检测技术的发展和选择适用的检测仪器提供了良机。　　美国Brookfield博力飞公司，是全球著名的粘度检测产品生产商。其粘度测量仪以优异的性能成为行业内的标志性产品。R/S流变仪是Brookfield面向高端流变分析用户的又一明星产品，提供控制剪切力/剪切率模式，是测试材料形变和流动过程的最佳伙伴。此次Brookfield与东南科仪公司共同举办“流变仪分析技术交流会”，由Brookfield博力飞英国的技术专家Barry Ridley 先生主讲(有中文翻译)。讲座将针对流变仪所提供的检测项目，分析屈服力比较、触变性测试、蠕变及回复、粘弹性测试等数据，讲解流变分析在实际样品检测及性能比较/改进中的应用，对进一步了解流体样品的性能及提高检测水平和改进流体性能将大有帮助。此次讲座分为两部分，上午为理论分析研讨，下午我们专设了样机供大家现场测试并与专家研讨。欢迎各位携带样品参加。　　我们诚挚地邀请您前来参加这一技术盛会!　　主办单位：东南科仪 美国Brookfield博力飞公司 　　时间：2009年9月24日（星期四）9：00—14：30 　　地点：广州新达城广场南塔七楼B会议室（广州大道北193号, 广州大道北、天河北、水荫二横路三道交汇处） 　　会 程 安 排时 间内 容主 讲 人9:00-9:30签到及会前交流 9:30-12:00流变仪分析技术—美国BROOKFIELD产品讲座Barry Ridley 先生12:00-13:00午餐休息时间，提供工作午餐。 13:00-14:30样品测试及数据分析Barry Ridley 先生　　会务安排，敬请联络020-83510088-106 市场部 吴岚 ，传真020-83510388，E-mail：wulan@sinoinstrument.com