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。
作为一类兼具柔软性以及导电性的新型“软材料”，导电水凝胶已在智能传感、个性化健康管理等领域得到了广泛的应用。但是，水凝胶材料在寒冷或炎热的环境下结冰或脱水现象导致性能衰减甚至丧失（如力学、电学），极大地限制了该类水凝胶材料在复杂环境条件下的潜在应变监测应用。同时，目前导电水凝胶体系还存在制备工艺复杂、周期冗长等缺点，严重影响凝胶材料产业化的应用进展。因此，开发一种可室温凝胶化的体系，用于获得机械可靠、宽温域、导电水凝胶材料势在必行，但也极具有挑战性。
基于此，本团队设计并制备一种高延展（2139%）、高导电（2.8 S/m）及环境耐受性（-70~50oC）的纳米木质素修饰MXene/聚丙烯酸导电水凝胶（PAE/LM-Fe）。通过溶剂交换制备木质素改性的MXene（LM），并与Fe3+构筑形成室温催化体系，能够在室温下实现水凝胶的快速制备（~mins），所得导电水凝胶拥有出色的传感灵敏度（最大GF：2.8）、宽的检测范围（0%-947%）和快速的响应性（311/340 ms）。同时，在极端环境下（高温或低温），PAE/LM-Fe基应变传感器仍然具有稳定且可靠的应变传感性能，依然能准确监测人体运动、微弱的生理和呼吸状态变化。
该项研究成果对于多功能水凝胶的设计、简易化/批量化制备以及复杂环境（高低温）下可穿戴电子器件的传感应用（人体生理信号监测）与发展具有重要指导意义和市场应用价值。本研究得到了国家自然科学基金（52203148）及浙江农林大学科研启动项目等资助。
点分享
点点赞
点在看
