前沿 | 《JMCA》长春工业大学段莉洁/高光辉：植酸驱动的高导电水凝胶可用于抗冻和脱水的可穿戴传感器
具有防冻和保湿性能的导电水凝胶在柔性电子产品中引起了极大的关注，柔性电子产品可以在恶劣的环境中稳定工作。然而，在保持高电导率的同时增强水凝胶的环境适应性具有挑战性和紧迫性。最近，科研人员通过将 植酸（ PA）掺入聚丙烯酰胺/壳聚糖水凝胶中，制备了一种具有显着抗冻性和保湿能力的高导电水凝胶。
图 1. PAM/CS-PA 水凝胶的示意图。
PA的加入不仅使水凝胶由于PA的电离而具有0.105 S/cm的惊人电导率，而且还促进了对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的抗菌性能。 此外，基于 PA 与水分子之间的强氢键，水凝胶在 -20°C 下表现出优异的柔韧性和良好的导电性（0.041 S/cm），并且在环境条件下储存 15 天后仍能发挥良好的作用。更重要的是，水凝胶可以作为心电图 (ECG) 信号检测的可靠电极。同时，凭借不易察觉的应变感知能力（应变的 0.1%）和 10.87 的高应变系数，水凝胶可穿戴传感器能够精确监测和识别不同工作环境下剧烈和微妙的人体运动。这项工作为开发具有环境稳定性的柔性可穿戴电子设备提供了一种新颖且有前景的方法。
图 2. 说明 PAM/CS-PA 水凝胶 (0:20) 具有大拉伸性 (a)、快速自恢复能力 (b) 和可承受 350 g 载荷 (c) 的照片。(d,e) 具有不同 H2O/PA 体积比的水凝胶的拉伸曲线和耗散能。(f) 不同H2O/PA体积比的水凝胶的压缩曲线和相应的应力。(g) 0:20 水凝胶的连续 10 次循环拉伸曲线。(h) 具有不同 H2O/PA 体积比的水凝胶的电导率。(i) 0:20 不同厚度水凝胶的紫外可见光透射光谱。
图 3. PAM/CS-PA 水凝胶的抗冻和抗干燥特性。
相关论文以题为 Highly conductive hydrogel driven by phytic acid towards wearable sensor with freezing and dehydration resistance 发表在《 Journal of Materials Chemistry A 》上。 通讯作者是长春工业大学 段莉洁副教授 、和 高光辉教授 。