本網(wǎng)訊 近日，我校材料與化學(xué)學(xué)院安徽省健康睡眠家居產(chǎn)品工程中心陳玉霞教授團(tuán)隊(duì)在《Advanced Functional Materials》(中科院一區(qū)TOP, IF=18.5, 自然指數(shù)期刊) 發(fā)表生物質(zhì)基水凝膠柔性傳感器相關(guān)最新研究論文，題目為“Multifunctional Luffa Sponge Hydrogel with High Mechanical Strength, Fatigue Resistance, and Ionic Conductivity for Monitoring Human Vital Signs”。
生物質(zhì)基多功能水凝膠具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、抗疲勞性和導(dǎo)電性，是制造柔性電子器件的理想材料。然而，同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述互斥屬性仍然具有挑戰(zhàn)性。本研究采用簡(jiǎn)單溫和的自由基聚合方法構(gòu)建了一種基于天然絲瓜絡(luò)（LS）纖維骨架的高機(jī)械強(qiáng)度、高離子電導(dǎo)率和多功能的水凝膠柔性傳感器 (WLSHG)。通過(guò)對(duì)LS進(jìn)行脫木素處理，釋放了纖維之間的緊密連接，保留了原有三維骨架的宏觀(guān)形態(tài)和柔韌性。隨后，協(xié)同單寧酸（TA）-Fe3?的自催化體系和H2O/EG溶劑體系，在LS纖維骨架上實(shí)現(xiàn)了丙烯酰胺的原位聚合（PAM），形成聚合物包裹LS纖維骨架的獨(dú)特復(fù)合結(jié)構(gòu)。得益于LS天然的強(qiáng)韌三維骨架結(jié)構(gòu)以及分子間的多重相互作用，WLSHG水凝膠表現(xiàn)出卓越的機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可承受超過(guò)1000次的大形變循環(huán)測(cè)試。同時(shí)，體系中Fe3?作為導(dǎo)電介質(zhì)，結(jié)合LS骨架固有的微納多孔結(jié)構(gòu)所構(gòu)建的多尺度離子傳輸通道，使水凝膠獲得了優(yōu)異的離子電導(dǎo)率（0.124 S m-1）和壓力傳感靈敏度（2.03 kPa-1）?；谶@些特性，本研究進(jìn)一步將WLSHG水凝膠傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及機(jī)器學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體靜態(tài)坐姿和動(dòng)態(tài)步態(tài)的高精度識(shí)別，展現(xiàn)了其在多場(chǎng)景生命體征監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用潛力。這一研究為高性能生物質(zhì)基水凝膠傳感器的開(kāi)發(fā)和在家居領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用提供了一種新穎有效的方法。
我校材料與化學(xué)學(xué)院的碩士生曹浦森、博士后魏潔和碩士生張婷婷為該論文的共同一作，馬超副教授、陳玉霞教授和郭勇教授為共同通訊作者，我校為論文完成的唯一通訊單位。作者感謝安徽省健康睡眠家居產(chǎn)品工程研究中心、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)林業(yè)工程學(xué)科平臺(tái)提供的分析測(cè)試支持，該工作也得到中國(guó)博士后科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)青年基金、安徽省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)高層次引進(jìn)人才項(xiàng)目等資助。（圖文/陳玉霞 編輯/代銳 預(yù)審/李乾坤 審核/夏利明）
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202501131
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