西北农林科技大学：具有超拉伸性、自粘附性及自愈合与高灵敏的导电水凝胶传感器

【西北农林科技大学：具有超拉伸性、自粘附性及自愈合与高灵敏的导电水凝胶传感器】

近年来，人们对可穿戴和可拉伸多功能传感器的兴趣迅速增长。传感元件必须准确地检测外部刺激，以扩大其作为传感器的适用性。然而，传感器的自修复和对目标物体的粘附一直是开发这种实用和多功能设备的主要挑战。

近日，西北农林科技大学化药学院王进义教授团队在《Analytical Chemistry》发表了题为“Liquid metal-doped conductive hydrogel for construction ofmultifunctional sensors”的研究论文，化药学院2019级博士研究生周玲童和2020级博士研究生李元昌为共同第一作者，王进义教授为通讯作者。多功能柔性传感能够将身体运动产生的物理和机械变化转换为电信号，实现对人体医疗保健的实时监测。研究团队通过在海藻酸钠包被的LMNPs胶体悬浮液中原位聚合丙烯酸，发展了一种具有超拉伸性、自粘附性及自愈合与高灵敏等特性的新型导电水凝胶，并分别构建了温度与呼吸传感、应变传感、压力传感、及心电监测装置，有望应用于各种人体活动及心电监测等领域。

在本研究中，制备了一种由液态金属(LM)、海藻酸钠(SA)和聚丙烯酸(PAA)组成的水凝胶(LM-SA-PAA)，该凝胶具有超拉伸性、良好的自愈合、自粘性和高灵敏度传感能力，即使在动态运动中也能使传感器与皮肤之间的保形接触。水凝胶优异的自愈性能源于其双重交联网络，包括物理交联网络和化学交联网络。

PAA羧基与镓离子相互作用形成的物理交联为水凝胶提供了可逆的自主修复性能，而共价键为水凝胶提供了稳定而强大的化学网络。海藻酸盐通过其羧基与Ga离子的配位，在LM纳米颗粒周围形成微凝胶壳。除了提供特殊的胶体稳定性外，海藻酸盐外壳具有足够的极性基团，确保水凝胶粘附在不同的基底上。基于LM提供的高效电通路，水凝胶表现出应变敏感性，能够检测各种人体运动和心电图监测。

该制备方法简单、通用性强，可用于低成本制备多功能传感器，在人机界面兼容和医疗监测方面具有广阔的应用前景。