轻工学院张素风教授团队在智能传感领域发表系列成果

近日，我校轻工科学与工程学院（柔性电子学院）张素风教授团队在多功能传感器设计及应用方面取得重要进展。相关成果发表在《SusMat》（IF=18.7）和《Advanced Fiber Materials》（IF=17.2）期刊上。

利用天然生物质基离子导电水凝胶（ICH）构筑柔性电子产品是实现环境可持续性的有效途径之一。然而，实现高强度、高韧性、导电性和多功能性的同时确保加工简便性是极具挑战的。团队提出一种基于NaOH/尿素体系，聚离子液体(PIL)大分子功能化策略，以构建高性能和多功能的多糖基离子导电水凝胶（例如，纤维素ICH）。该策略中，“软”（PIL链）和“硬”（纤维素主链）结构以及交联网络的动态共价和非共价键赋予水凝胶高机械强度（9.46±0.23 MPa 压缩模量）、高拉伸性（214.3%）和韧性（3.64±0.12 MJ m^-3）。由于PIL的导电性、设计灵活性和功能兼容性，水凝胶显示出高导电性（6.54±0.17 mS cm^-1）、自修复性（94.5±2.0%）、抗菌性、抗冻性、保水性和可回收性。此外，基于水凝胶的刺激响应特性，实现了多模式传感（应变、温度和湿度）。这种策略也被扩展到使用各种多糖（包括琼脂、海藻酸盐、透明质酸和瓜尔胶）制备水凝胶。该策略为生物质基水凝胶的设计及应用开辟了新的视角。

研究成果以“Poly(Ionic Liquid) Functionalization: A General Strategy for Strong, Tough, Ionic Conductive, and Multifunctional Polysaccharide Hydrogels toward Sensors”发表在《SusMat》上。博士研究生姚雪为本文第一作者，张素风教授和钱立伟副教授为该论文的共同通讯作者。

导电水凝胶因其可调的机械性能和稳定的导电性，成为柔性传感器开发的重要基础材料。在制备“绿色”、高性能柔性传感器的过程中，源自天然纤维素的柔性水凝胶因其独特的可再生、低成本、易改性和机械性能，其结构和功能设计正引起越来越多的关注。本团队系统综述了纤维素导电水凝胶的结构特征、材料构成和制备方法，重点讨论了纤维素导电水凝胶的性能、增强策略和传感特性之间的相关性。最后，对纤维素导电水凝胶目前面临的挑战及应用前景进行了展望。该工作以题为“Cellulose-Based Conductive Hydrogels for Emerging Intelligent Sensors”发表在《Advanced Fiber Materials》上。博士研究生姚雪为本文第一作者，张素风教授和钱立伟副教授为该论文的共同通讯作者。

文章信息：

DOI: 10.1002/sus2.249

https://doi.org/10.1007/s42765-024-00418-4

（核稿：刘国栋 编辑：刘倩）