Defnyddir synwyryddion pwysau gwisgadwy hyblyg, gyda'u hymatebolrwydd rhagorol a'u gallu i addasu i arwynebau crwm cymhleth, yn helaeth mewn monitro iechyd a gofal iechyd craff. Fodd bynnag, mae synwyryddion pwysau traddodiadol, wedi'u cyfyngu gan strwythur homogenaidd eu deunyddiau, yn ei chael hi'n anodd cyflawni sensitifrwydd uchel ac ystod canfod pwysau eang ar yr un pryd. Mae hydrogels dargludol ïonig wedi'u strwythuro â graddiant yn cynnig ateb i'r her hon, ond mae adeiladu hydrogels o'r fath trwy ddulliau syml yn parhau i fod yn anodd.
Mae tîm ymchwil o Sefydliad Technoleg Deunyddiau a Pheirianneg Ningbo, Academi Gwyddorau Tsieineaidd, wedi datblygu strategaeth syml ac effeithiol ar gyfer adeiladu hydrogels dargludol ïonig graddiant modwlws yn seiliedig ar y mecanwaith rhyngweithio rhwng asid ffytic a pholymerau. Defnyddir yr hydrogels hyn i adeiladu synwyryddion pwysau perfformiad uchel. Mae'r synwyryddion yn arddangos ystod canfod pwysau ehangach, galluoedd canfod pwysedd isel uwch, a sensitifrwydd cyffredinol uwch, gan nodi pwysau gwan a achosir gan donnau sain a llif aer, pwysau cymedrol rhag siarad a gwasgu bysedd, a meintiau uwch o bwysau plantar.
Archwiliodd y tîm y rhyngweithio rhwng asid ffytic a'r matrics hydrogel, gan ddarganfod gwahanol ddulliau rhyngweithio rhwng asid ffytig ac amrywiol bolymerau. Mewn hydrogels polyacrylamid/asid ffytic, mae asid ffytic yn gweithredu fel plastigydd yn y rhwydwaith polyacrylamid, gan gynyddu symudedd cadwyni moleciwlaidd polyacrylamid a lleihau modwlws yr hydrogel. Mewn hydrogels asid polyacrylig/asid ffytic, mae asid ffytic yn hyrwyddo gwahaniad microphase asid polyacrylig, gan wella priodweddau mecanyddol yr hydrogel. Yn seiliedig ar y mewnwelediadau mecanistig hyn, defnyddiodd y tîm ddull castio datrysiad cyn-polymer i adeiladu synhwyrydd pwysau hydrogel dargludol ïonig gyda modwlws graddiant trwy integreiddio gwahanol hydrogels asid-polymer ffytic.
Mae'r ymchwil yn dangos bod y synhwyrydd hwn yn cyflawni sensitifrwydd uchel ac ystod canfod pwysau eang. Yn yr hydrogel graddiant, mae'r rhanbarth polyacrylamid/asid ffytic, sy'n llawn effeithiau plastigoli, a'r rhanbarth asid polyacrylig/asid ffytig, sy'n llawn gwahanu microphase, yn darparu galluoedd canfod pwysau isel rhagorol ac ymatebolrwydd pwysedd uchel i'r synhwyrydd pwysau, yn y drefn honno. Gall y synhwyrydd hydrogel ymateb yn sensitif i donnau sain o wahanol amleddau ac amplitudes heb gyswllt a gall adnabod synau yn benodol ac yn atgynyrchiol. Yn ogystal, gall y synhwyrydd ganfod llifoedd aer gwan â chyflymderau mor isel â 0. 2 m/s. Ar ben hynny, gall ganfod ac ymateb yn sensitif i signalau ffisiolegol fel pwls a dirgryniadau cyhyrau, yn ogystal â gweisg bysedd uwch.
Canfu'r astudiaeth fod cydosod y synhwyrydd hwn i mewn i arae synhwyro plantar trosglwyddo diwifr yn galluogi canfod dosraniadau pwysau plantar pwysedd uchel, gan ddarparu ymatebion parhaus a sefydlog i wahanol ystumiau statig statig a newidiadau mewn pwysau plantar wrth gerdded. Ar ben hynny, mae asid ffytic yn gorffen yr hydrogel ag eiddo gwrthfacterol rhagorol a biocompatibility, gan osod y sylfaen ar gyfer defnyddio synwyryddion pwysau yn y maes biofeddygol.