南洋理工大學(xué)王一凡團(tuán)隊：光固化3D打印可控粘附與力學(xué)性能的水凝膠傳感器

導(dǎo)電水凝膠材料在可穿戴傳感應(yīng)用中得到了廣泛的研究，因?yàn)樗鼈兙哂辛己玫碾妼?dǎo)性、生物相容性以及接近人體皮膚的彈性模量等優(yōu)勢。基于水凝膠的可穿戴應(yīng)變傳感器由于其在實(shí)時健康監(jiān)測和運(yùn)動檢測中的應(yīng)用前景廣闊，最近引起了人們的極大興趣。然而，在水凝膠系統(tǒng)中同時實(shí)現(xiàn)綜合的高拉伸性、自粘性和長期保水性能仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)，這限制了它們在可穿戴電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。

近期，南洋理工大學(xué)王一凡教授團(tuán)隊針對于可穿戴水凝膠傳感器的力學(xué)性能，黏附性能，保水性能以及生物相容性能難以兼顧的問題，通過引入蠶絲蛋白，設(shè)計了一種可光固化3D打印的聚丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝膠體系，具有高機(jī)械強(qiáng)度，可調(diào)粘附性能，優(yōu)異的保水性能，以及具有良好的生物相容性能，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)其對運(yùn)動信號的實(shí)時、高效監(jiān)測與識別。

該文章系統(tǒng)性研究了不同單元含量對于水凝膠力學(xué)性能，粘附性能的影響，并系統(tǒng)性解釋了其影響機(jī)理；系統(tǒng)性闡述水凝膠的粘附機(jī)理，同時揭示了不同表面微觀結(jié)構(gòu)對粘附性能的影響；解釋了水凝膠保水性的意義以及對長期使用性能的影響；闡釋了水凝膠高機(jī)械強(qiáng)度，高粘附性能，優(yōu)異的保水性能，生物相容性能對其傳感靈敏性、穩(wěn)定性與可靠性的作用機(jī)理。

該研究為利用3D打印多功能水凝膠開發(fā)可穿戴應(yīng)變傳感器進(jìn)行運(yùn)動與健康檢測提供了全新視角。該研究工作以“3D Printed Silk Fibroin-Based Hydrogels with Tunable Adhesion and Stretchability for Wearable Sensing"為題，發(fā)表在國際著名期刊《Advanced Functional Materials》上。新加坡南洋理工大學(xué)王一凡教授（Nanyang Assistant Professor）為論文的通訊作者，博士生吳坤霖為論文的第一作者。