苏州大学左保齐：自修复、自粘附丝素导电凝胶作为柔性应变传感器

灵活且可穿戴的水凝胶应变传感器在人体运动和生理信号监测中的应用引起了极大的关注。然而，开发具有一定机械性能和拉伸变形能力的水凝胶应变传感器，既能与靶器官保形接触，又具有自愈性能、自粘附能力、生物相容性、抗菌性能，仍是一个巨大的挑战。应变灵敏度高，电气性能稳定。在该文中，团队通过按比例混合聚乙烯醇（PVA）、硼砂、丝素蛋白（SF）和单宁酸（TA）合理设计了一种离子导电水凝胶（命名为PBST）。SF不仅可以作为一种增强剂，将能量耗散机制引入动态交联的水凝胶网络中以稳定 PVA 和硼砂的非牛顿行为，而且还可以作为交联剂与 TA 结合以减少TA 在水凝胶网络上的解离，提高了水凝胶的机械性能和粘弹性。

SF和TA的结合可以提高水凝胶的自愈能力，在不牺牲其他性能的情况下实现水凝胶的粘弹性可调。获得的水凝胶具有优异的拉伸性（应变> 1000%），并与人体皮肤显示出良好的保形接触。当水凝胶受到外部应变损坏时，它可以在没有外部刺激的情况下快速自我修复（机械和电性能）。它对不同材料（钢、木、聚四氟乙烯、玻璃、铁和棉织物）和生物组织（猪皮）显示出粘附性和可重复的粘附性，并且易于剥离无残留。获得的PBST导电水凝胶还具有较宽的应变传感范围（>650%）和可靠的稳定性。附着在皮肤表面的水凝胶可以监测手指关节、腕关节、膝关节等大应变运动，检测吞咽、微笑、面部隆起和镇静等微变形行为。它还可以区分浅笑、大笑、快慢呼吸、深浅呼吸等生理信号。因此，具有多种协同功能的PBST导电水凝胶材料作为柔性可穿戴应变传感器具有巨大的潜力。PBST水凝胶同时具有抗菌性能和良好的生物相容性，为其作为柔性可穿戴应变传感器提供了安全保障。这项工作有望为人们开发理想的可穿戴应变传感器提供新的途径。

相关论文以题为Self-Healing, Self-Adhesive Silk Fibroin Conductive Hydrogel as a Flexible Strain Sensor发表在《ACS Appl. Mater. Interfaces》上。通讯作者是苏州大学左保齐教授。

参考文献：

doi.org/10.1021/acsami.1c08395