基于季铵壳聚糖的抗菌导电复合水凝胶，用于柔性可穿戴应变传感器

《ACS Applied Electronic Materials》：Quaternary Ammonium Chitosan-Based Antimicrobial and Conductive Composite Hydrogel for Flexible Wearable Strain Sensors

柔性可穿戴传感器用水凝胶QCS-PVA-C-MWCNTs兼具抗菌性与高导电性（7.4 S·m?1），通过冷冻-解冻法制备，具备优异拉伸性（自愈<1h）、快速响应（<0.24s）和耐久性（5000次循环），可有效抑制大肠杆菌（>99.3%）和金黄色葡萄球菌（>99.8%），拓展了人机交互与健康管理应用场景。

　　

基于导电水凝胶的柔性可穿戴传感器因其柔韧性、可伸展性和生物相容性而被视为下一代柔性可穿戴设备的最佳候选材料。然而，大多数传统的导电水凝胶不具备抗菌性能，这限制了它们在新兴柔性可穿戴设备中的应用。为了解决这个问题，我们通过冻融法成功开发了一种具有抗菌和导电功能的复合水凝胶（QCS-PVA-C-MWCNTs），该水凝胶主要由聚（乙烯醇）（PVA）、经过二甲基十八基-(3-三甲氧基硅基丙基)氯化铵（TSA）改性的抗菌壳聚糖（QCS）以及羟基化多壁碳纳米管（C-MWCNTs）组成。QCS-PVA-C-MWCNTs水凝胶表现出优异的机械性能，具有高可伸展性、出色的自修复能力（<1小时）和可重复的粘附性能。基于QCS-PVA-C-MWCNTs水凝胶的柔性可穿戴传感器能够准确且快速地监测人体活动（例如手指弯曲、肘部弯曲、张口以及说“谢谢”等动作）。QCS-PVA-C-MWCNTs水凝胶的导电率为约7.4 S·m^–1，同时具备快速响应（<0.24秒）和高稳定性（可承受高达5000次循环）。此外，QCS-PVA-C-MWCNTs水凝胶能有效抑制大肠杆菌（>99.3%）和金黄色葡萄球菌（>99.8%）的生长。我们相信这项工作为设计具有多种应用前景的多功能壳聚糖基水凝胶开辟了新的途径，这些应用领域包括人机交互、体育训练和个人健康管理。