近日，浙江农林大学化材学院林业工程学科生物基软材料与阻燃功能材料团队以“Lignin Nanosphere-Modified MXene Activated-Rapid Gelation of Mechanically Robust, Environmental Adaptive, Highly Conductive Hydrogel for Wearable Sensors Application”（《基于木质素纳米球修饰MXene的力学强韧、环境自适应、高导电水凝胶的快速凝胶化及其可穿戴传感器应用》）为题发表在工程技术领域国际期刊《Advanced Functional Materials》上（中科院1区TOP，IF=18.5）。论文第一作者为团队硕士毕业生曾子凡，青年教师厉世能博士为论文通讯作者，合作通讯作者为中科院物理所/长三角物理研究中心的彭蠡副研究员。浙江农林大学化学与材料工程学院为该论文第一单位和通讯作者单位。
导电水凝胶作为一种结合了柔软性和导电性的新型“软材料”，已经在智能传感和个性化健康监控等多个领域中得到广泛应用。然而，这些材料在面对温度极端变化时容易出现性能下降的问题，比如在寒冷条件下会结冰，在炎热环境中则可能脱水，这些问题严重限制了它们在复杂环境下的使用。此外，现有导电水凝胶的生产过程往往较为繁琐且耗时较长，这对其实现大规模生产和应用构成了障碍。因此，开发一种能在室温下快速成型、具备机械强度、环境适应性和高导电率的水凝胶材料成为了迫切需求。
针对上述挑战，研究团队成功研发了一种创新材料——纳米木质素修饰MXene/聚丙烯酸导电水凝胶（PAE/LM-Fe），该材料表现出卓越的延展性（2139%）、导电性（2.8 S/m）和广泛的温度耐受性（从-70°C到50°C）。通过采用溶剂交换技术来制备木质素改性的MXene，并与铁离子构建室温催化体系，实现了在常温条件下的快速凝胶化过程。这种新材料不仅具有出色的传感精度（最高GF值达到2.8）、宽广的检测区间（0%-947%）以及迅速的响应速度（分别为311ms和340ms），而且即使在极端温度条件下也能保持稳定的应变感应性能，能够有效地监测人体活动、细微的生理变化及呼吸状态。
这一突破性的成果不仅对多功能导电水凝胶的设计和简化批量生产方法提出了新的思路，也为未来可穿戴电子设备在各种环境下的应用提供了重要的技术支持和商业价值。这项研究工作得到了国家自然科学基金项目（编号52203148）和浙江农林大学科研启动资金的支持。
