抗溶胀自粘附导电水凝胶(J-PSC)的构建及其两栖应变传感应用研究

【编辑推荐】针对水凝胶传感器在水中易溶胀、导电性下降、粘附性差等难题，研究人员通过聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)-钙离子(Ca2+)基质构建与明胶-单宁酸粘附层涂覆技术，开发出具有Janus结构的J-PSC水凝胶。该材料在28天水浸环境下仍保持1.8%溶胀率、227 kPa拉伸应力、3.2 S/m导电性和1.2应变系数，实现了水陆两栖稳定传感，为可穿戴设备和水下软体机器人提供了创新解决方案。

　　

这项突破性研究开发了一种具有革命性的抗溶胀自粘附导电水凝胶材料。通过巧妙的材料设计，采用聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)与钙离子(Ca²⁺)交联构建导电基质，结合冻融循环和浸渍策略，成功解决了传统水凝胶在水环境中性能衰减的核心难题。研究团队创新性地在材料底部涂覆明胶-单宁酸粘附层，形成独特的Janus(两面神)结构，使J-PSC水凝胶展现出惊人的环境适应性。

令人印象深刻的是，经过长达28天的水浸测试，该材料仍保持优异的性能指标：仅1.8%的溶胀率、227 kPa的拉伸应力、223%的断裂伸长率，同时导电性稳定在3.2 S/m，应变系数维持在1.2。更引人注目的是，这种智能材料能在水下牢固粘附于木材、金属、玻璃、塑料甚至皮肤等多种基底表面，突破了传统水凝胶的环境限制。

基于这些卓越特性，研究人员成功开发出水陆两栖应变传感器，并创新性地实现了水下摩尔斯电码通信功能。这项技术为可穿戴健康监测设备、生物电极和水下软体机器人等前沿领域提供了全新的材料解决方案，标志着功能性水凝胶研究迈入了新的发展阶段。