近期,由生物與工程學(xué)院(健康醫(yī)藥現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院)曾柱教授和鄭強(qiáng)教授領(lǐng)銜的生物電子系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)(B.E.S.T)在開(kāi)發(fā)高性能凝膠基保形應(yīng)變自供電觸覺(jué)傳感器方面取得了重要進(jìn)展,。針對(duì)傳統(tǒng)導(dǎo)電水凝膠在力學(xué)性能,、導(dǎo)電性和穩(wěn)定性之間難以平衡的問(wèn)題,研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)原位摻雜聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT:PSS)于Laponite?(LAP)交聯(lián)的寡聚乙二醇(OEG)甲基丙烯酸酯共聚物中,,成功制備出一種新型納米復(fù)合水凝膠,,顯著提升了水凝膠的綜合性能,為柔性可穿戴電子設(shè)備的發(fā)展提供了新的解決方案,。該研究已發(fā)表在《Nano Energy》期刊上,,影響因子16.8,。

傳統(tǒng)導(dǎo)電水凝膠在實(shí)際應(yīng)用中存在力學(xué)性能不足、導(dǎo)電性不穩(wěn)定以及穩(wěn)定性欠佳等問(wèn)題,,限制了其在柔性可穿戴電子設(shè)備中的應(yīng)用,。為克服這些挑戰(zhàn),研究團(tuán)隊(duì)采用了一種多物理交聯(lián)策略,,將PEDOT:PSS與LAP交聯(lián)的OEG甲基丙烯酸酯共聚物相結(jié)合,,制備出新型納米復(fù)合水凝膠。

PLOD納米復(fù)合水凝膠的制備及其在柔性可穿戴應(yīng)變傳感器和柔性電極中的應(yīng)用
結(jié)果顯示,,與傳統(tǒng)水凝膠相比,,該材料的拉伸性能提升了450%,自修復(fù)效率達(dá)到95%,。

PLOD納米復(fù)合水凝膠的拉伸和自愈性能
研究團(tuán)隊(duì)還展示了這種新型水凝膠作為自供電應(yīng)變傳感器的實(shí)際應(yīng)用,,在手指和肘部彎曲角度檢測(cè)、重復(fù)彎曲應(yīng)變傳感實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出色,,還能監(jiān)測(cè)吞咽,、皺眉等細(xì)微動(dòng)作,適用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng),。這類設(shè)備在人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè),、人機(jī)交互等領(lǐng)域可能起到重要作用。

PLOD附著在人體表面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)
基于PLOD納米復(fù)合導(dǎo)電水凝膠電極的摩擦電納米發(fā)電機(jī)(TENG)在觸覺(jué)傳感方面也表現(xiàn)出色,。在智能醫(yī)療應(yīng)用中展現(xiàn)出潛力,。

PLOD-TENG觸覺(jué)傳感陣列,能夠精確識(shí)別目標(biāo)位置信號(hào)
本研究開(kāi)發(fā)的PLOD納米復(fù)合導(dǎo)電水凝膠,,憑借其拉伸性,、自修復(fù)性、組織粘附性,、生物相容性和電機(jī)械性能,,為柔性可穿戴設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用提供了新的可能性,有望在人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè),、人機(jī)交互等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,。
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.110669
本文共同通訊作者:鄭強(qiáng)教授、胡祖權(quán)教授,、曾柱教授,、滕麗晶副教授,貴州醫(yī)科大學(xué)生物與工程學(xué)院(健康醫(yī)藥現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院),;李舟研究員,,中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所。曾祥堉副教授,、滕麗晶副教授,、在讀碩士研究生王欣蘋(píng)以及盧濤副教授為論文共同第一作者,。