如今，可穿戴電子設(shè)備在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，其中應(yīng)用于個人康復(fù)訓(xùn)練和醫(yī)療健康監(jiān)測的柔性傳感器備受關(guān)注。近日，四川大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院何亮團(tuán)隊在這一領(lǐng)域取得研究進(jìn)展，相關(guān)成果于4月27日發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，柔性可穿戴電子產(chǎn)品在人體運動監(jiān)測、工業(yè)機(jī)器人、仿生設(shè)備、康復(fù)醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域大顯身手。

導(dǎo)電水凝膠憑借良好的離子電導(dǎo)性、易于集成以及與生物組織的相似性，成為柔性傳感器的理想材料。要開發(fā)出兼具高導(dǎo)電性、高靈敏度、高可靠穩(wěn)定性，且具備抗菌性和生物相容性的水凝膠，并將其應(yīng)用于多功能、高性能的柔性可穿戴應(yīng)變/壓力傳感器，仍是一項極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

為此，何亮團(tuán)隊提出了一種基于孔橋結(jié)構(gòu)和分子擁擠效應(yīng)的協(xié)同策略，制備出PPM@C-DES共晶水凝膠應(yīng)變/壓力傳感器。該水凝膠以生物相容性好、成本低的聚乙烯醇(PVA)為聚合物網(wǎng)絡(luò)，摻雜自組裝的MXene基納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并通過冷凍-解凍循環(huán)和溶劑置換法引入分子擁擠劑(DES)。這種共晶水凝膠呈現(xiàn)出獨特的孔橋形態(tài)，M@C網(wǎng)絡(luò)在孔壁上作為導(dǎo)電橋，賦予水凝膠卓越的導(dǎo)電性和傳感性能。同時，DES作為分子擁擠劑，增強(qiáng)了水凝膠的機(jī)械穩(wěn)定性和環(huán)境耐受性，有效抑制了冰晶形成和水分蒸發(fā)。

PPM@C-DES共晶水凝膠傳感器在個人康復(fù)訓(xùn)練和醫(yī)療健康監(jiān)測領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。將其固定在人體不同部位，可精準(zhǔn)監(jiān)測多種運動，如喉嚨處能感知聲帶振動，手指、頸部、手腕、肘部、膝蓋等部位的運動也能被準(zhǔn)確監(jiān)測，還可用于記錄康復(fù)訓(xùn)練過程中的心電圖(ECG)信號。基于其優(yōu)異的光熱性能，該傳感器能為手術(shù)后遺癥（如關(guān)節(jié)疼痛或關(guān)節(jié)炎）提供按需光熱治療。經(jīng)NIR誘導(dǎo)光熱治療后，能有效促進(jìn)局部血液循環(huán)，減輕疼痛和關(guān)節(jié)僵硬，提升相關(guān)運動的傳感性能。

此項研究成功制備出多功能PPM@C-DES共晶水凝膠應(yīng)變/壓力傳感器，有效解決了導(dǎo)電聚合物水凝膠基多功能應(yīng)變/壓力傳感器開發(fā)中的關(guān)鍵難題。該傳感器卓越的綜合性能，為未來可穿戴智能設(shè)備集成無線傳輸模塊奠定了堅實基礎(chǔ)，在個人康復(fù)訓(xùn)練和醫(yī)療健康監(jiān)測領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。（來源：中國科學(xué)報 楊晨）

相關(guān)論文信息： https://doi.org/10.1002/adfm.202502844

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