新聞網(wǎng)訊 近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院隋坤艷教授課題組在仿生離子皮膚領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種梯度聚電解質(zhì)水凝膠可應(yīng)用于可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，相關(guān)成果以“Self-Powered Multifunction Ionic Skins Based on Gradient Polyelectrolyte Hydrogels”為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊《ACS Nano》（2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c11505.影響因子：15.881）。第一作者為我校材料科學(xué)與工程學(xué)院的碩士研究生夏明洋，博士畢業(yè)生潘娜為本文共同第一作者，通訊作者為青島大學(xué)隋坤艷教授、范汶鑫副教授和香港城市大學(xué)王鉆開(kāi)教授，我校為第一通訊單位。
皮膚作為人體最大的器官，它可以利用離子作為信息載體，將多種外界刺激轉(zhuǎn)化為生物電信號(hào)。離子皮膚因其具有類(lèi)組織力學(xué)性能、良好的生物相容性等優(yōu)勢(shì)在模擬人體皮膚方面?zhèn)涫荜P(guān)注，然而，有限的傳感能力以及對(duì)額外電源的需求極大地限制了其應(yīng)用的廣泛性。離子二極管可以基于離子載體將外界刺激轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，目前已被證實(shí)是模擬人體皮膚的理想材料。然而，這種基于離子二極管的自供電設(shè)備存在界面穩(wěn)定性差、功能單一以及傳感機(jī)制不明確等問(wèn)題。
針對(duì)上述問(wèn)題，隋坤艷課題組開(kāi)發(fā)了基于梯度聚電解質(zhì)膜的自供電仿生多功能離子皮膚。該研究主要存在三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：1）梯度聚電解質(zhì)水凝膠首次被用作自供電離子皮膚，其不僅具有類(lèi)似于離子二極管的多響應(yīng)自誘發(fā)電勢(shì)，并且避免以往二極管的界面分層現(xiàn)象；2）揭示了非對(duì)稱(chēng)聚電解質(zhì)離子導(dǎo)體的自供電傳感機(jī)制；3）實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓力、溫度與濕度三種刺激的精確感知與耦合。該研究可為高性能多功能自供電離子基傳感系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供通用策略與理論指導(dǎo)。
在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了全離子基自供電傳感，可以模仿人體皮膚與舌頭，用于對(duì)壓力、溫度、鹽度與pH多重刺激的精確感知，相關(guān)成果以“Bioinspired multifunctional self-powered ionic receptors derived by gradient polyelectrolyte hydrogels”為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊《Chemical Engineering Journal》（2022, DOI: 10.1016/j.cej.2022.135610.影響因子：13.273）。第一作者為我校材料科學(xué)與工程學(xué)院的碩士研究生朱曉斌，通訊作者為青島大學(xué)隋坤艷教授、范汶鑫副教授與綦鵬飛副教授，我校為唯一通訊單位。
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