河南科技大學雷昆《AFM》：高韌、低滯全聚合物水凝膠傳感器用于多模態信號監測與識別

鋼鐵俠 1周前 (04-23) 292瀏覽

隨著人工智能與智慧醫療時代的到來，柔性可穿戴電子設備在生物電子、電子皮膚與診療一體化等領域激發了人們極大興趣。作為一種備受歡迎的智能軟材料，水凝膠被廣泛應用于構建柔性生物電子產品，實現對人體生理-運動-語音等多模態信號的監測與識別。近年來，水凝膠柔性可穿戴電子器件得到了快速發展，在提高力學強度、拉伸性和韌性方面取得了巨大進步。然而，另一個至關重要的性能-低滯后性往往容易被人忽略，其能夠保證變形柔性電子器件的快速完全恢復、降低疲勞性能，從而顯著提高柔性電子器件的傳感靈敏度、可靠性和耐用性；但是，同時獲得高韌性和低滯后性這兩個本征矛盾的特性確是一個棘手的問題。

近日，河南科技大學雷昆、李景華、胡志剛聯合上海交通大學史坤明、中國人民解放軍聯勤保障部隊第989醫院常祺主任醫師針對生理-運動-語音多模態信號監測與識別用可穿戴水凝膠傳感器的力學性能、粘附性能、導電性能與傳感性能難以兼顧問題，基于自然仿生策略，利用氫鍵-靜電-鏈纏結三者協同作用構建一種兼具高強度、高韌性與低滯后性的導電粘附水凝膠材料，實現其對生理-運動-語音多源信號的實時、高效監測與識別。系統研究氫鍵單元、靜電單元、纏結單元含量對水凝膠力學性能的影響規律；揭示氫鍵單元、導電單元對水凝膠粘附特性與導電性能的調控機制；闡釋水凝膠高強、高韌、低滯后、強粘附性能對其傳感靈敏性、穩定性與可靠性的作用機理；該研究為開發用于柔性傳感、仿生皮膚與人機交互等領域的新型軟材料，實現多模態信號監測與識別用柔性可穿戴傳感器件的構建提供理論依據與全新視角。相關研究以“Fully Polymeric Conductive Hydrogels with Low Hysteresis and High Toughness as Multi-Responsive and Self-Powered Wearable Sensors”為題發表在國際著名期刊《Advanced Functional Materials》（中科院SCI 1區，IF=19.3，TOP期刊）上（DOI: 10.1002/adfm.202316346）。