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蘇州大學程絲教授課題組 Mater. Horiz.：受生物組織啟發的高強度和抗溶脹納米纖維水凝膠復合材料用于兩棲運動傳感

2024-09-06 來源：高分子科技

傳統的水凝膠在潮濕環境中會出現明顯的膨脹，機械性能較差，這在很大程度上限制了其在可穿戴電子設備中的應用，尤其是在水下傳感方面。此外，兩棲環境中對應變傳感器的需求也在不斷增長，如植入式傳感器、水下機器人傳感器和游泳者智能報警器。兩棲環境要求傳感器能夠應對各種環境變化，并在長期水下環境中保持導電穩定性。

近日，蘇州大學程絲教授課題組從細胞外基質（ECM）結構中汲取靈感，開發出一種具有優異機械堅固性和抗溶脹性的TPU-PVAc@AgNPs/MXene納米纖維狀水凝膠復合材料（TPAMH）。TPAMH納米纖維水凝膠復合材料是通過將銀納米粒子（AgNPs）和MXene納米片整合到一個由剛性TPU納米纖維作為纖維支架和甲酸交聯PVA水凝膠纖維作為彈性基質（PVAc）的交織網絡中而成的(圖1)。得益于獨特的仿生ECM結構，所獲得的納米纖維水凝膠復合材料具有優異的拉伸強度、斷裂伸長率、抗膨脹性和高檢測靈敏（最大GF= 105.02），可以有效監測空氣和水環境中的各自人體運動，例如手指、肘部、手腕及膝蓋處的大應變運動，皺眉、微笑和脈搏跳到等小應變生理信號，以及水下多方向運動和利用摩斯密碼水下報警等。該工作以“Strong and Anti-swelling Nanofibrous Hydrogel Composites Inspired by Biological Tissue for Amphibious Motion Sensors”為題發表在《Materials Horizons》上。論文的第一作者為蘇州大學紡織與服裝工程學院碩士研究生任政。