齐鲁工业大学：研究聚苯胺改性细菌纤维素基水凝胶柔性传感器

 

水凝胶传感器在柔性传感特别是医疗检测领域受到了广泛专注。当前水凝胶在机械和导电性能影响方面往往无法兼顾，且废弃后的水凝胶会作为电子垃圾污染生活环境。生物质材料来源于自然并且可以重复利用。因此，使用生物质材料制备一种兼顾机械性能和导电性能的可回收水凝胶极具前景。齐鲁工业大学（山东省科学院）于得海教授团队提出一种基于聚乙烯醇（PVA）的超分子水凝胶（简称为PTPB），通过聚苯胺封装细菌纤维素（BC）制备导电纤维作为水凝胶的导电成分，与聚乙烯醇通过定向冻融技术制备了具有定向微孔结构的导电水凝胶。所得水凝胶表现出优异的电化学和机械稳定性、高断裂强度（2 MPa）和超过95%的抗菌活性。水凝胶可通过加热溶解并重新冻融成型以此实现回收利用。经过回收后的凝胶其性能与原始样品相差无异，仍可实现对人体运动的检测，这大大降低了制备和使用的成本以及对环境的污染。促进了绿色环保的水凝胶传感器的发展。

图1 PTPB水凝胶的合成机理示意图和SEM图像

图2 力学性能及分子间作用力模拟计算

图3 机电特性与自粘附性能

图4 应变传感和无线传感

图5 PTPB水凝胶用作生物电极和用于物体尺寸识别

图6 水凝胶的可回收重塑特性

审核编辑 黄宇