近年来，可穿戴柔性传感器在人体运动检测、生理信号监测、智慧医疗等领域展现出巨大的应用前景。导电水凝胶作为柔性传感器的理想基底，但是现有水凝胶传感器存在导电性不稳定、抗冻能力差、常温下易脱水、功能单一等问题，这些因素严重制约了其应用。如何利用生物质原料构筑兼具高拉伸、自粘附、自修复、抗菌、耐低温的离子-电子双通路导电水凝胶，是柔性传感材料领域亟待解决的关键难题。
刘艳霞博士团队在《International Journal of Biological Macromolecules》（中科院二区，IF=8.7）发表题目为“Phytic acid-mediated polyacrylamide/chitosan/cellulose nanocrystal/PEDOT:PSS composite hydrogels with ion-electron dual conductive pathways for wearable flexible biosensors”的研究论文，为开发绿色生物质基多功能可穿戴柔性生物传感器提供新思路。
该研究以生物质来源壳聚糖(CS)、纤维素纳米晶(CNC)为主要生物大分子，引入植酸(PA)与PEDOT:PSS，一步法制备PAM/AMPS/CS/CNC/PA/PEDOT:PSS复合导电水凝胶。植酸解离释放H⁺构建离子导电通路，PEDOT:PSS共轭π-π堆叠提供电子传导通路，协同构筑离子电子导电机制。同时植酸与水分子形成大量氢键，抑制水结晶与挥发，赋予水凝胶优异抗冻与保水性能；壳聚糖、植酸赋予水凝胶抗菌能力；体系内氢键、静电作用构筑动态可逆非共价交联网络，实现高拉伸、自粘附与自修复多重功能。
测试表明最优配方水凝胶断裂伸长率可达2362.38%，拉伸强度126.52 kPa，电导率2.49 S m⁻¹，应变灵敏系数GF达到6.04；在-50 ℃低温下依旧保持822%的断裂伸长以及0.26 S m⁻¹的电导率。水凝胶对纸、钛、木材、玻璃、猪皮等多种基材均表现良好粘附力，室温24 h自修复后电导率恢复率可达85.94%，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌表现显著抑菌效果，皮肤贴敷实验证明材料具备良好生物相容性。
基于该水凝胶组装的柔性应变传感器，能够精准识别手指、手腕、手肘、膝盖大关节运动，也可检测皱眉、抬头等微小生理形变，-20 ℃低温环境仍可以稳定输出传感信号。研究进一步将该传感器用于摩尔斯电码通讯，通过手指弯曲实现SOS、Help Me等信号编码传递，面向失语患者医疗交互场景展现应用潜力。
该研究得到了新疆维吾尔自治区高校基础科学研究业务费研究项目（NO. XJEDU2025P039）及新疆维吾尔自治区天池英才引进计划-青年博士项目（2025）的资助。
来源：情色自拍 科学技术处