北京林業大學：研究多功能MXene導電兩性離子水凝膠應用于柔性可穿戴傳感器陣列

盡管在過去的幾十年里，基于導電水凝膠的柔性可穿戴電子設備已經被開發出來，但它們的實際應用由于不穩定、脆弱、粘附性差、機械強度低和工作壽命短而受到嚴重阻礙。此外，以水為溶劑的傳統水凝膠不可避免地在低溫下凍結，即使在室溫下水也會蒸發，導致機械、電氣和傳感性能下降，以及縮短工作時間和使用壽命。

鑒于此，北京林業大學馬明國教授團隊報道了一種具有高導電性、防凍性和保形黏附的兩性離子水凝膠，通過自催化增強系統可以在一分鐘內成膠。單寧酸包覆的CNF上的兒茶酚基和Zn2+之間的氧化還原反應可以激發APS產生自由基，結合Zn2+和MXene上的氧基的相互作用，引發了AM和SBMA共聚物的快速聚合，有效抑制MXene納米片的堆積和氧化，具備優異的導電性（20℃時為30 mS cm-1）和機械性能（0.311 MPa，970%的應變）。

兩性離子基團、兒茶酚基團和聚合物基底之間的氫鍵和分子間的相互作用，以及Zn2+的存在賦予了導電水凝膠良好的保水性、寬的工作溫度范圍和良好的低溫附著力（30 kPa）。這些性能使得兩性離子水凝膠可以作為柔性可穿戴傳感器，用于人體運動監測、手寫和語音識別。此外，將多個柔性傳感器組成三維陣列，可用于監測力或應變的空間分布和大小。兩性離子水凝膠在健康檢測、人機交互、柔性可穿戴傳感器等領域具有潛在應用前景。