齐鲁工大于得海 Carbohyd. Polym.：支链淀粉/镓液滴水凝胶用于医护传感

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近年来，多功能水凝胶因其卓越的伸展性、导电性、高效能量捕获及自我修复功能，在传感器、电容器、柔性电子、药物输送系统及软机器人等领域受到了广泛关注。尤其在医疗领域，生物基材料制成的导电水凝胶需满足更高标准，包括电化学稳定性、宽广的耐温范围、环保抑菌性、优异的机械性能以及高灵敏度，以确保在复杂环境中稳定传递电信号。

齐鲁工业大学生物基材料与绿色造纸国家重点实验室于得海团队，联合山东大学齐鲁医院李慧慧，开发出一种基于淀粉的绿色导电水凝胶，通过在水凝胶中均匀分布液态金属镓，此水凝胶不仅具备高达7100%的断裂伸长率和高灵敏度（GF=31.4），还展现出超过5000次的卓越耐久性，最小检测限达到0.1%。此外，该水凝胶还具有显著的抗菌活性，能有效抑制湿润环境中的微生物生长，增强其在医疗环境中的应用价值。这种水凝胶还可应用于可穿戴传感器，并有望在人机交互领域通过无线驱动技术等取得突破。

图1. 水凝胶的合成方法和性质示意图

图2. AP-PAA-Ga水凝胶的机械性能。

图3. AP-PAA-Ga水凝胶的导电自愈合和粘附性能。

图4. AP-PAA-Ga水凝胶在不同应变下的传感行为。

图5. AP-PAA-Ga水凝胶对不同部位的人体运动监测。

图6. AP-PAA-Ga水凝胶组装柔性传感器用于人机交互和无线监测。

该研究进一步探讨了淀粉基多功能导电水凝胶的开发过程。液态金属微滴作为一种独特的聚合引发剂，在常温下促进了丙烯酸的快速聚合，电离的Ga³⁺离子进一步加速了这一过程。所得水凝胶展现出优异的机械与导电性能，特别是作为应变传感器使用时，显示出145 ms的快速响应时间，0.1%的极低检测阈值，以及在50%应变下的强大抗疲劳性能。这项研究不仅为可穿戴技术提供了新的材料选择，还为未来生物兼容传感器及交互设备的创新奠定了基础。相关成果已在《Carbohydrate Polymers》杂志发表，论文题为《Highly stretchable, self-healing, antibacterial, conductive, and amylopectin-enhanced hydrogels with gallium droplets loading as strain sensors》。齐鲁工业大学生物基材料与绿色造纸国家重点实验硕士研究生胡飞鸿为第一作者，于得海、李慧慧为共同通讯作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122357

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