通讯作者：高强；高春霞；刘瑞远

通讯单位：扬州大学；苏州大学

由于其多孔结构、电子传输能力、可调力学性能和良好的生物相容性等特点，导电水凝胶在生物电子学中日益显示出重要的意义。

近日，扬州大学高春霞教授、高强教授和苏州大学刘瑞远教授合作通过多种氢键相互作用，设计了一种具有良好粘接性和自愈合能力的导电水凝胶来创建柔性电子传感器。主要通过γ-聚谷氨酸(PGA)与导电聚(3,4-乙二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)形成丰富的氢键，提高了γ-PGA/PEDOT:PSS (γ-GM-P)水凝胶的机械强度、粘附力(~53 kPa)和自修复性能。

图1. γ-GM-P水凝胶的结构和多功能特性示意图。

相关工作以“Highly adhesive and self-healing γ-PGA/PEDOT:PSS conductive hydrogels enabled by multiple hydrogen bonding for wearable electronics”为题发表在Nano Energy上。

图2. 导电水凝胶的自愈能力。

要点1.γ-GM-P水凝胶具有良好的细胞相容性、柔韧性(~380 kPa应力、~650%伸长率)和导电性(~12.5 S m-1)，尤其是多重氢键作用赋予水合物具有良好的黏附性能、自愈合能力和最佳的注射性能。

要点2.聚二甲基硅氧烷(PDMS)包被的γ-GM-P水凝胶具有良好的粘接性能和生物相容性，可以很容易地制备成适合人体皮肤的电子器件，可以成功地检测人体运动的精确信号，用于医疗保健监测和理解特定行为的生物学基础。

要点3.多种氢键相互作用的动态、可逆解离/关联过程(SO3H⋅手性H-O)完成自愈过程，极少量的PEDOT:PSS (<1.5 wt%)参与PGA网络，可有效提高其力学性能。

这种生物兼容的γ-GM-P水凝胶为健康监测、人机交互和紧急援助提供了潜在的平台。

图3. 制备的导电水凝胶的粘附能力和细胞相容性。

图4. 用于监测人体各种活动的导电γ-GM-P1.3水凝胶的实时电阻变化(△R/R0)，包括:颈部a)、皱眉b)、肘部c)、微笑d)、不同频率和角度的手指弯曲e)、跳跃f)、行走g)。

图5. 摩擦电非发电机(TENG)触觉传感器。

链接：

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.106991

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