含有木质素的纤维素纳米纤维增强PVA/MXene水凝胶：兼具韧性和导电性，实现耐用可穿戴传感器

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Lignin-Containing Cellulose Nanofibers Enhanced PVA/MXene Hydrogels: Combining Toughness and Conductivity for Durably Wearable Sensing

利用可持续含木质素纤维素纳米纤维（LCNFs）通过“一锅”法增强聚乙烯醇（PVA）/MXene复合水凝胶的机械性能、导电性和生物相容性，制备出高灵敏度（GF≈2.3）和耐久性（＞2400次循环）的皮肤传感器，可检测人体动作及识别不同演讲和手写信息。

　　

导电水凝胶（CHs）在人工智能和数字医疗领域的柔性电子应用中具有巨大潜力，但它们仍缺乏机械耐久性和长期稳定性。本研究采用含有木质素的可持续纤维素纳米纤维（LCNFs），通过一种简单的“一锅法”工艺（简称为P(L_xM_y)_z），增强了聚（乙烯醇）（PVA）/过渡金属碳化物和氮化物（MXene）水凝胶的性能。由于木质素上具有刚性和极性的酚羟基，LCNFs与PVA和MXene形成了密集的氢键，有效分散了外部应力，使复合水凝胶具备了优异的机械性能（拉伸强度约为1.55 MPa，韧性约为2.85 MJ m^–3）、导电性（约为0.13 S m^–1）、稳定性以及生物相容性。综合这些特性，P(L_xM_y)_z水凝胶对形变具有高灵敏度（应变率GF值约为2.3）和优异的耐久性（可承受超过2400次循环），可被用作表皮传感器，用于检测剧烈（如关节运动）或微妙（如吞咽、皱眉）的人体动作，甚至能够识别不同的语音和手写信息。因此，这项工作为开发坚韧、稳定且生物相容的导电水凝胶开辟了新途径，为耐用且精确的表皮传感应用展示了巨大潜力。