基于丝胶蛋白构建的机械强韧型超分子共晶凝胶及其在柔性传感器中的应用研究

研究人员通过整合丝胶蛋白(SS)与由氯化胆碱(ChCl)和丙烯酸(AA)组成的低共熔溶剂(DES)，开发出具有多重动态键网络的PDES-SS共晶凝胶。该材料通过光聚合一步法制备，展现出93%透光率、4.02 MPa拉伸强度、1703%应变及3.76 MJ/m3韧性，在-40°C至60°C宽温域内保持机械性能与导电性，成功应用于人体运动监测传感器，解决了传统离子导电凝胶多功能集成与环境稳定性的技术难题。

　　

这项突破性研究展示了如何通过精妙的超分子设计将天然丝胶蛋白(SS)转化为高性能功能材料。科研团队将富含羧基(─COOH)、氨基(─NH₂)和羟基(─OH)的SS与氯化胆碱-丙烯酸(ChCl-AA)低共熔溶剂(DES)体系结合，通过紫外光引发聚合构建出具有多重动态相互作用(氢键、离子键、静电作用)的PDES-SS共晶凝胶。

这种透明如玻璃(透光率93%)的材料展现出惊人的力学性能：当SS含量为0.4 wt%时，其拉伸强度达4.02 MPa，断裂伸长率突破1703%，韧性高达3.76 MJ/m³，各项指标较不含SS的对照组提升1.9-2倍。更令人称奇的是，动态可逆的超分子网络赋予材料自修复(self-healing)和自粘附(self-adhesive)特性，在严寒(-40°C)到酷暑(60°C)的极端环境下仍保持稳定性能。

作为柔性应变传感器，该共晶凝胶能精准捕捉从手指弯曲到脉搏跳动等生理信号，其卓越的环境耐受性为可穿戴医疗设备在极地科考、高温作业等特殊场景的应用开辟新途径。这项研究为开发新一代环境适应性生物电子器件提供了创新范式。