【科研摘要】

在過去的幾年中，可穿戴電子產品因其靈活而便攜的特性而引起了人們的興趣。其中，基于水凝膠的應變傳感器具有巨大的優勢，因為它們具有吸引人的特性，例如可拉伸性，皮膚順應性，離子遷移能力和生物相容性。然而，與天然組織相比，它們的強度低，溶脹時的傳感性能不穩定，以及由于疏松的交聯網絡引起的相對較低的響應率，仍對其應用提出了許多挑戰。

最近， 東華大學 Peiling Wei / 侯愷副研究員 / 朱美芳院士 團隊 報道了具有異質網絡的堅韌的混合水凝膠纖維，可用于可拉伸，穩定和高性能的可穿戴應變傳感器。在這種凝膠纖維中， 在粘土 /P（MEO ₂ MA-co-OEGMA-co-NIPAM）納米復合凝 膠纖維中構建了二級聚苯胺（ PANI）疏水納米結構導電聚合物，以實現具有高電導率（87.99 S m ^-1 ）和良好的抗溶脹性。此外，異質結構凝膠纖維之間的多分子相互作用使它們具有高斷裂能（172.43 kJ m ^-2 ）和出色的拉伸強度（7.21 MPa）。

此外，這種混合凝膠纖維允許整合到傳統的織物中，以在多種環境中（在空氣/潮濕條件下或在水下）快速而靈敏地監測人類的運動和生理信號。人們相信，這種混合凝膠纖維將為設計和制造用于健康監測，創新電子技術和人機交互的可穿戴式和植入式傳感器創造新的機會。 相關論文以題為 Heterogeneous structured tough conductive gel fibres for stable and high-performance wearable strain sensors 發表在《 Journal of Materials Chemistry A 》上。

【主圖導讀】

圖 1. PANI/PMON雜化凝膠纖維的制備。

圖 2 . 凝膠纖維的結構和組成表征。

圖 3. PANI/PMON雜化凝膠纖維的機械性能。

圖 4. PANI-6/PMON混合凝膠纖維的機械-電氣響應。

圖 5：PANI-6/PMON混合凝膠纖維集成織物用于監測人體運動和壓力感應的柔性陣列傳感器的實時相對電阻變化。

圖 6 . 在液體環境中對PANI-6/PMON雜化凝膠纖維的機械感測。

【總結】

團隊提出了具有異質網絡的強韌導電性 PANI/PMON雜化凝膠纖維，以實現感覺功能。得益于多分子相互作用以及協同的疏水性和親水性網絡結構，此類混合凝膠纖維具有機械耐久性，液體環境穩定性和寬應變響應性能，然后可以有效且協同地集成到基于凝膠纖維的柔性可穿戴傳感器中。 值得注意的是，這些基于混合凝膠纖維的傳感器不受復雜液體環境（例如水和鹽水）的干擾，有助于在空氣/潮濕條件下穩定，超靈敏地實時監測人體運動和生理信號。 團隊 非常希望這樣的PANI/PMON混合凝膠纖維能夠很好地用作可穿戴和植入式傳感器，用于健康監 測，創新的電子產品和人機交互。

參考文獻 ： doi.org/10.1039/D1TA02422A

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【往期回顧】

【1】 《Science Advances》康奈爾大學馬明林：可細胞遞送的水凝膠反向呼吸封裝系統

【2】《大分子》浙大吳子良/鄭強/杜淼，華工孫桃林：氫鍵締合介導的韌性超分子水凝膠的動力學和粘彈性

【3】 臺灣大學徐善慧《材料化學》分層膠束結構和快速粘合性的可注射酚醛-殼聚糖自修復水凝膠

【4】 《AFM》北化劉惠玉/郭新東：NIR激光觸發的微針液體創可貼，用于傷口護理