作者:江庆龄 来源: 中国科学报 发布时间:2026-1-30
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复旦大学
研发耐受极端环境的水凝胶传感器

 

本报讯(见习记者江庆龄)复旦大学未来信息创新学院教授张荣君团队和复旦大学附属口腔医院主任医师韦晓玲团队,受竹篮编织过程启发,提出逐步氢键调制策略,高效增强了水凝胶传感性能、环境耐受性和生物相容性,为相关水凝胶性能调控提供了新思路,有助于推动水凝胶传感器在体内/体外监测、人机交互等领域的广泛应用。近日,相关研究成果发表于《先进功能材料》。

得益于竹条的多组分集成及独特编织过程,竹篮具备出色的功能性。受此启发,研究团队提出了一种水凝胶调制策略,并阐释了逐步氢键调制的详细机制。

水凝胶由聚乙烯醇、氧化羧甲基纤维素钠和明胶多组分构成,研究团队将其中每个细小的微区视为“竹条”。制备过程中,研究人员先通过氯化镁盐溶效应削弱氢键,将“竹条”分散;再利用定向冷冻构建稀疏交联的“框架”;最后通过柠檬酸钠的盐析效应将“框架”缠绕,形成“竹篮”般均匀、致密交联的水凝胶。

基于该策略,研究团队能够在生物相容的低离子盐浓度下,实现水凝胶性能提升,匹配极端环境下的使用需求。具体而言,研究团队制备的水凝胶能够识别应变、压力和温度变化,在739%应变下展现出4.9兆帕的机械强度,同时在60℃的高温、-75℃超低温,以及海水环境下进行有效的应变传感。值得一提的是,在生物体内植入4周后,该水凝胶依旧展现出优异的相容性。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1002/adfm.202531290

《中国科学报》 (2026-01-30 第3版 综合)
 
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