北化萬(wàn)鵬博老師團(tuán)隊(duì)ACS Nano：可修復(fù)/可降解MXene導(dǎo)電水凝膠，用于多功能表皮傳感器
發(fā)布時(shí)間：2021-03-27 09:50:03 人氣：2325
一、文章概述
導(dǎo)電水凝膠由于其與生物組織的相似性、良好的柔韌性和高精度的傳感能力，因此是表皮傳感器的理想材料。然而，開發(fā)出具有長(zhǎng)期使用且具有可靠的自修復(fù)能力、柔韌的機(jī)械性能、環(huán)境可降解性以及可以感知生理刺激和電生理信號(hào)的導(dǎo)電水凝膠基表皮傳感器仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。北京化工大學(xué)萬(wàn)鵬博教授團(tuán)隊(duì)提出了一種高度可拉伸、自修復(fù)、可降解且生物相容的導(dǎo)電水凝膠基多功能表皮傳感器的合成策略，MXene-PAA-ACC水凝膠是通過將MXene納米片網(wǎng)絡(luò)合并到聚（丙烯酸）（PAA）和無定形碳酸鈣（ACC）的混合網(wǎng)絡(luò)中而獲得的。該表皮傳感器可以以快速響應(yīng)時(shí)間（20 ms）靈敏地檢測(cè)人的動(dòng)作，并用作電子皮膚，以無線方式監(jiān)視電生理信號(hào)（例如肌電圖和心電圖信號(hào)）。同時(shí)，多功能表皮傳感器可在磷酸鹽緩沖鹽溶液中降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何污染。這一系列研究工作揭示了可修復(fù)、可降解和電生理信號(hào)敏感的導(dǎo)電水凝膠表皮傳感器，在人機(jī)交互、健康診斷和智能機(jī)器人假體等領(lǐng)域中具有潛在應(yīng)用前景。
二、圖文導(dǎo)讀
本文報(bào)道了一種受生物礦化過程啟發(fā)的，由MXenes、PAA和ACC組成的導(dǎo)電水凝膠組裝而成的高度可拉伸、自愈和可降解的多功能表皮傳感器的制造過程（圖1a）。MXene-PAA-ACC水凝膠是通過將MXene納米片網(wǎng)絡(luò)合并到PAA和ACC的混合網(wǎng)絡(luò)中而獲得的，該水凝膠制備方法簡(jiǎn)單，無需復(fù)雜的分子設(shè)計(jì)或在室溫下進(jìn)行多步功能化。得益于MXene納米片表面豐富的官能團(tuán)（F，OH，O等）與PAA和Ca2+的羧基之間的超分子相互作用，MXene-PAA-ACC水凝膠具有出色的自修復(fù)能力。
圖1.（a）MXene-PAA-ACC水凝膠的制造示意圖。
（b）分層的MXene片和（c，d）凍干的MXene-PAA-ACC水凝膠的SEM圖像。
圖2.（a）MXene-PAA-ACC水凝膠的自修復(fù)行為。
（b）MXene-PAA-ACC水凝膠的循環(huán)應(yīng)變掃描。
（c）由MXene-PAA-ACC水凝膠與紅色LED燈泡串聯(lián)組成的電路。
圖3.用于人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的基于MXene-PAA-ACC水凝膠的表皮傳感器。
圖4.（a）EMG檢測(cè)的設(shè)置示意圖。
（c）心電圖檢測(cè)設(shè)置示意圖。
（d）心電圖信號(hào)。
圖5.體外細(xì)胞毒性結(jié)果。
圖6.放置在PBS溶液中不同時(shí)間的MXene-PAA-ACC水凝膠的照片。
三、論文信息
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Healable, Degradable, and Conductive MXene Nanocomposite Hydrogel for Multifunctional Epidermal Sensors |
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ACS Nano (IF=14.588) |
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Pub Date : 2021-03-26 |
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https://doi.org/10.1021/acsnano.1c01751 |
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Xiaobin Li, Lingzhang He, Yanfei Li, Mingyuan Chao, Mingkun Li, Pengbo Wan*, and Liqun Zhang |
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Interdisciplinary Research Center for Artificial Intelligence, College of Materials Science and Engineering, State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China |
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