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综述:天然多糖水凝胶柔性传感器——自然赋予的电子皮肤解决方案
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月24日 来源:Carbohydrate Polymers 10.7
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这篇综述系统探讨了多糖基(如淀粉、壳聚糖、海藻酸钠)导电水凝胶的设计策略与传感应用,揭示了动态键合网络(如氢键、静电作用)对机械/导电性能的调控机制,并展望了其在应变/压力(灵敏度达1.98?S/m)、温度等多模态生物信号监测中的潜力,为开发绿色可持续(anti-freezing, self-healing)柔性电子平台提供了新范式。
设计多糖基导电水凝胶的创新策略
多糖水凝胶凭借丰富的羟基(–OH)和羧基(–COO?)等官能团,通过拓扑设计、双网络结构(如氧化纤维素纳米纤维增强拉伸应力至38?kPa)及导电填料(如MXene、聚苯胺)掺杂,实现了机械性能与电导率(如GO复合体系达1.98?S/m)的协同提升。动态键合网络赋予材料自修复与抗冻(–20℃下稳定)特性,突破传统水凝胶的脆性局限。
传感机制与分类应用
基于电阻/电容原理的传感器可精准捕捉关节运动与心电信号。海藻酸钠通过螯合高价金属离子(如Ca2+)形成离子导电水凝胶(ICHs),而壳聚糖的氨基(–NH2)增强生物粘附性,适用于表皮电极。淀粉-聚丙烯酰胺(PAM)体系在湿度响应中展现快速恢复特性,拓展了环境稳定性设计边界。
挑战与未来方向
当前研究需建立“制备-结构-性能”全链条关联模型,并解决长期使用的溶胀失控问题。仿生多孔结构与有机/无机杂化(如IL/PIL)将成为下一代多功能传感平台的关键突破口。
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