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导电水凝胶是一种富含水分的软导体，具有类似组织的柔韧性、高导电性和良好的机械适应性，是可穿戴电子设备、软体机器人和人工智能中人机交互界面材料的有前景选择。此外，最近的研究表明，水凝胶能够有效地抑制外部机械噪声，这对于保持生物电子设备的信号清晰度至关重要。然而，传统的导电水凝胶通常在其结构和功能上表现出内在各向同性，因为它们是通过单体的均匀聚合合成的。这种结构与生物软组织（如肌肉、肌腱和软骨）的高度有序各向异性结构显著不同。将卓越的机械性能、各向异性导电性和生物相容性整合到导电水凝胶中，作为一体化的人机交互设备仍然是一个挑战。
有鉴于此，来自福建农林大学的黄彪等团队通过模仿人体肌肉的各向异性结构，开发了一种坚固的各向异性导电水凝胶。
（1）首先，通过将聚乙烯醇与聚吡咯装饰的纤维素纳米纤维对齐，形成各向异性取向的聚合物网络，然后通过与单宁酸（TA）进行后交联。引入TA到水凝胶网络中，通过多重氢键永久固定其层次化的各向异性结构，从而使水凝胶具有出色的机械性能（抗张强度11.41 MPa，韧性12.44 MJ m−3）、各向异性粘附性能和方向依赖性的导电性。（2）利用这些特性，开发出一种具有出色多方向灵敏度的水凝胶应变传感器，能够稳定监测人体的多自由度关节运动，并促进多轴虚拟机器人操纵器的控制。（3）体外/体内测试表明，所制备的水凝胶传感器具有优异的生物相容性和抗生物污染性能，在成功植入小鼠跟腱后，保持稳定的电子响应信号超过14天。（4）总的来说，本研究提出了一种有前景的方法，用于设计具有卓越机械性能和各向异性功能的导电水凝胶，用于新兴的体外和体内人机界面材料应用。文章链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202416419
来源：EngineeringForLife
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