河南科技大学雷昆《AFM》：高韧、低滞全聚合物水凝胶传感器用于多模态信号监测与识别

钢铁侠 2周前 (04-23) 350浏览

随着人工智能与智慧医疗时代的到来，柔性可穿戴电子设备在生物电子、电子皮肤与诊疗一体化等领域激发了人们极大兴趣。作为一种备受欢迎的智能软材料，水凝胶被广泛应用于构建柔性生物电子产品，实现对人体生理-运动-语音等多模态信号的监测与识别。近年来，水凝胶柔性可穿戴电子器件得到了快速发展，在提高力学强度、拉伸性和韧性方面取得了巨大进步。然而，另一个至关重要的性能-低滞后性往往容易被人忽略，其能够保证变形柔性电子器件的快速完全恢复、降低疲劳性能，从而显著提高柔性电子器件的传感灵敏度、可靠性和耐用性；但是，同时获得高韧性和低滞后性这两个本征矛盾的特性确是一个棘手的问题。

近日，河南科技大学雷昆、李景华、胡志刚联合上海交通大学史坤明、中国人民解放军联勤保障部队第989医院常祺主任医师针对生理-运动-语音多模态信号监测与识别用可穿戴水凝胶传感器的力学性能、粘附性能、导电性能与传感性能难以兼顾问题，基于自然仿生策略，利用氢键-静电-链缠结三者协同作用构建一种兼具高强度、高韧性与低滞后性的导电粘附水凝胶材料，实现其对生理-运动-语音多源信号的实时、高效监测与识别。系统研究氢键单元、静电单元、缠结单元含量对水凝胶力学性能的影响规律；揭示氢键单元、导电单元对水凝胶粘附特性与导电性能的调控机制；阐释水凝胶高强、高韧、低滞后、强粘附性能对其传感灵敏性、稳定性与可靠性的作用机理；该研究为开发用于柔性传感、仿生皮肤与人机交互等领域的新型软材料，实现多模态信号监测与识别用柔性可穿戴传感器件的构建提供理论依据与全新视角。相关研究以“Fully Polymeric Conductive Hydrogels with Low Hysteresis and High Toughness as Multi-Responsive and Self-Powered Wearable Sensors”为题发表在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》（中科院SCI 1区，IF=19.3，TOP期刊）上（DOI: 10.1002/adfm.202316346）。