我校教师在柔性水凝胶材料与器件领域取得新进展

近日，我校材料科学与工程学院张晓勇在国际著名TOP期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上发表了题为“Flexible Strain Sensitive Sensors Assembled from Mussel-inspired Hydrogel with Tunable Mechanical Properties and Wide Temperature Tolerance in Multiple Application Scenarios”的最新研究成果，ACS Applied Materials & Interfaces是由美国化学会(American Chemical Society)出版的一本著名的学术期刊，最新影响因子为9.5。

导电性水凝胶在电子皮肤和柔性可穿戴传感器领域有着广泛的应用前景。然而，常规水凝胶的机械性能表现单一，无法实现多场景的多种应用，同时在零下温度不可避免地会冻结，高温条件下易脱水，导致使用寿命短，因此如何实现水凝胶机械性能的原位调节和环境耐受性仍然是一个挑战。针对以上问题，研究团队通过控制络合效应调节离子在聚合物链上的原位聚集状态，从而原位改变水凝胶的机械性能。L-Dopa的儿茶酚基团和多羟基葡萄糖赋予水凝胶对皮肤和设备界面(包括潮湿和干燥环境)的高粘附性，并在极宽温度范围(-35-65℃，60 d)下表现出优异的耐温性。此外，该水凝胶可以组装成柔性应变敏感传感器，根据特定的机械性能要求检测人体运动。该方案进一步将生物灵感和智能材料相结合，开发制备了性能优异的多功能柔性水凝胶材料，有效解决了传统水凝胶保水性和抗冷冻性差，机械性能单一和粘接性差的问题，为新一代具有更广泛应用范围的可穿戴设备提供新了创新思路。

图1 PAA-Dopa-Zr⁴⁺水凝胶的制备工艺和设计策略

张晓勇为上述论文的通讯作者，2021级高分子材料与工程专业本科生梁生悦、李繁、丁昊然为课题的完成做出了重要的贡献。

此项研究工作得到了安徽省高等学校科学研究重点项目(2023AH051213)、安徽理工大学人才引进启动基金(2021yjrc63)，以及安徽理工大学“青苗人才”培养工程等基金的资助。张晓勇课题组主要从事柔性智能材料与器件的研究，目前已在Chemical Engineering Journal;ACS Applied Materials & Interfaces; Journal of Colloid and Interface Science等期刊上发表相关研究论文。