王双飞院士团队聂双喜教授课题组AFM：自修复纳米纤维素水凝胶用于自供电汗液传感

点击上方“蓝字” 一键订阅

可穿戴医疗健康设备作为物联网的关键分支，近年来拥有了广泛的商用市场。其中，汗液传感器可通过对汗液中生物标志物（电解质和代谢物等）的检测用于人体疾病（如囊性纤维化病）的实时监控。但是自愈性和供电方式仍制约了汗液传感器的广泛应用。当前研究中，将结构简单、便捷的摩擦纳米发电机（TENG）用于汗液传感器中仅发挥了提供电能的作用，却忽视了其同样可以作为独立的高灵敏度、高选择性和高稳定性自供电化学传感器的潜力。此外，目前大多数TENG电极为刚性和脆性金属材料，难以满足柔性、自修复的需求。针对这一问题，将具有自愈合功能的柔性导电水凝胶作为TENG电极被认为是一种有前途的解决方法。水凝胶的自修复方式很大程度上决定于长链聚合物的特定官能团及其位置，而纤维素以其分子链上官能团丰富的化学可修饰性的优势，可以按需匹配多种自修复方式，从而引起许多学者的兴趣。然而，这些纤维素基导电水凝胶所需的自修复时间太久，无法满足基于TENG模式的可穿戴汗液传感器在常温下快速恢复正常工作状态的迫切需求。

近日，广西大学王双飞院士团队聂双喜教授课题组开发了一种快速自修复、可拉伸的纤维素基导电水凝胶（CPPH）材料用于全柔性自供电汗液传感器电极。纤维素纳米复合物的加入为CPPH电极提供了快速自修复性（10 s内95%以上的拉伸和发电自修复效率）、高拉伸性（1530%）和高导电性（0.6 S m^-1）。该自供电汗液传感器可基于摩擦电效应实时对汗液中的钠、钾和钙离子量化分析，并将信号无线传输至用户界面。这种卓越的汗液传感器具有全柔性、高灵敏度、高选择性和高稳定性的优势，为自供电健康监护提供了新思路。

图1.纤维素基导电水凝胶应用于自供电汗液传感。

作者开发了一种具有可逆动态空间网络结构的TOCNF/PANI-PVAB水凝胶（CPPH）。由于内部丰富的氢键和聚苯胺，CPPH可以实现快速自愈合以及良好的导电性。

图2.CPPH的制备、结构及表征。

由于分子间可逆网络结构的存在，CPPH具有无需外界刺激即可快速自愈合的能力和优异的拉伸性能。切割成两部分的CPPH自然条件下仅需要10 s即可愈合完全，这种快速的自修复性能得益于CPPH凝胶的动态四重氢键系统。此外，由于PVA和TOCNF/PANI之间氢键的键能较低，受到外力时的优先断裂会导致内部分子链伸展，从而使其具有优异的拉伸性能（拉伸应变高达1530%）。

图3.CPPH的自修复、流变及拉伸性能表征。

分别在不同钠、钾和钙离子浓度下对其电性能进行了测试用于评估CPPH汗液传感器对离子的检测效果。CPPH传感器对钠离子的感应电流在50000次连续循环过程中几乎保持不变，表明了器件良好的稳定性。

图4.CPPH自供电汗液传感器的工作机理及性能检测。

为了验证CPPH汗液传感器在实时监测时的效果，对实验员在踏步机上运动的汗液离子信号进行了测试。这种从未报道过的自供电CPPH汗液传感器对汗液中离子的检测方式具有理想的可靠性。设计了接入手机端的无线实时传感系统，跑步5圈过程中，手机应用上的电压信号变化趋势与图5B相似，表明了通过柔性CPPH汗液传感器进行无线实时传感的可行性。

图5.CPPH汗液传感器的实时检测及无线实时传感应用。相关工作以“Stretchable Triboelectric Self-Powered Sweat Sensor Fabricated from Self-Healing Nanocellulose Hydrogels”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。广西大学是本论文的唯一完成单位，2018级博士研究生秦影为第一作者，聂双喜教授为通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202201846

聂双喜教授课题组博士后招聘及博士、硕士研究生招生信息

一、课题组信息

王双飞院士团队聂双喜教授带领的“先进木质纤维材料”课题组由8位青年教师组成，其中教授1位、副教授4位、讲师3位，博士生导师4位、硕士生导师8位。课题组近三年在木质纤维摩擦起电性能及先进功能材料开发方面取得了一系列进展，为先进木质纤维材料基础研究成果走向应用提供了科学支撑。课题组带头人聂双喜教授主持在研国家自然科学基金面上项目和地区基金、广西自然科学基金重点项目；以第一/通讯作者在Materials Today、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Nano Energy、Chemical Engineering Journal等SCI期刊上发表高水平论文50余篇，累计入选ESI热点论文1篇、ESI高被引论文13篇；长期担任Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Nano Energy、Chemical Engineering Journal、Nanoscale等知名期刊审稿人；共获授权发明专利27件，其中5项技术已产业化，转让到校总经费387.34万元；曾获得国家技术发明奖二等奖、教育部技术发明奖一等奖、教育部-霍英东青年教师奖、广西青年科技奖、广西创新争先奖。

二、课题组研究方向

1. 木质纤维材料摩擦起电性能调控2. 木质纤维基先进功能材料3. 木质纤维基自供电器件

三、课题组长期岗位招聘与招生信息

1. 岗位：博士后；招聘名额：不限；工作内容：专职从事木质纤维先进材料基础研究，聘期为2年。2. 岗位：博士研究生；名额：3-4位/年。3. 岗位：硕士研究生；名额：30-40位/年，其中学位硕士15-20位，专业硕士15-20位。 

四、博士后应聘条件 

1. 已经获得轻工、化工、化学、材料等相关专业博士学位（3年以内），或即将获得博士学位的应届博士研究生；2. 在相关或相近研究领域已取得一定的研究成果（至少第一作者发表2篇JCR一区SCI论文）3. 遵纪守法，身心健康，具有良好的思想品德和团队合作精神，具有较强的科学研究能力和较大的学术发展潜力,能够独立开展相关领域的前沿研究。4. 全脱产博士后，年龄不超过35周岁人事档案转入本校。

五、薪酬福利待遇及科研资助

1. 学校自主招收的全脱产博士后年薪为税前不低于21万元，其中学校每年发放15万元，合作导师每年发放不低于6万元。2. 按有关规定为全脱产博士后缴纳社会保险或购买商业保险。3. 为全脱产博士后提供24个月的学校公租住房，免租金。4. 全脱产博士后的子女入学、入园与我校事业编制教职工子女入学、入园一样享受我校优质的中小幼教育资源。5. 学校为自主招收的全脱产博士后提供10万元科研启动经费。

六、申请流程

1. 个人申请。应聘者联系合作导师，初步达成合作意向后，将应聘材料发送至拟进流动站邮箱。应聘材料主要包括：个人简历及证明身份、科研成果的佐证材料。2. 进站考核。流动站审核后组织应聘者参加进站考核，考核通过后报学校审批。3. 进站审批。校内审批手续办理完毕后，由应聘者个人登录“中国博士后”网站，注册个人信息并按要求提交进站材料，学校系统审核后报全国博管委审批，通过后办理进站手续。4. 签订合同。博士后进站手续办理完毕后，由校人力资源处与其签订博士后工作协议。

七、联系人

联系人：聂老师邮箱地址：[e-mail]地址：广西南宁市大学东路100号广西大学轻工与食品工程学院411室

相关进展

高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多