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  導電水凝膠作為柔性電子器件，不僅具有獨特的吸引力，而且滿足了機械柔性和智能傳感的基本需求。如何賦予傳統均質導電水凝膠和柔性傳感器各向異性和廣泛的應用溫度范圍仍然是一個挑戰。

  近日，吉林大學超分子國家重點實驗室林權教授課題組通過定向凍結的方法制備具有各向異性的MXene導電水凝膠，其靈感來自于肌肉的有序結構。由于MXene導電水凝膠的各向異性，其力學性能和導電性在特定方向上得到增強。通過溶劑置換的方法，賦予導電水凝膠較寬的耐溫范圍為-36°C至25°C。因此，受肌肉啟發的MXene導電水凝膠具有各向異性和耐低溫性，可作為可穿戴柔性傳感器和3D傳感陣列（圖1）。

圖1. PMZn-GL水凝膠的合成方法及其在可穿戴柔性傳感器和三維傳感器陣列中的應用。

圖2. a)溶膠-凝膠轉變。b)導電水凝膠橫截面的SEM圖像。c)SEM圖像的俯視圖。d)MXene導電水凝膠在平行和垂直網絡方向的存儲模量和損耗模量。e)拉伸應力-應變曲線。f)壓力-應變曲線。g)電導率。

  通過凍融和定向冷凍相結合的方式，制成MXene導電水凝膠。通過掃描電鏡（SEM）觀察水凝膠的結構，發現所制備的導電水凝膠具有有序的取向性，水凝膠結構為有序的網絡。后續對MXene導電水凝膠的各向異性進行研究，通過流變、拉伸、壓縮、電導率這四個方面進行研究討論。他們發現沿水凝膠網絡方向的各項數據均優于垂直于水凝膠網絡的，說明所制備的MXene導電水凝膠具有獨特的各向異性（圖2）。這項研究為設計可穿戴柔性傳感器提供了一種新的策略。

圖3. a)可穿戴柔性傳感器監測人體動作，通過無線通信傳輸，向手機發送傳感信號。b)手指彎曲的不同，通過無線技術在手機上顯示變化。

  在前期工作基礎上，由林權教授帶領的研究團隊將上述得到的導電水凝膠制備的可穿戴傳感器通過與無線技術的相結合，得到了具有運動監測功能的設備（圖3）。將之前所采集的手指傳感信號進行分析，通過計算機程序處理后和無線技術的傳輸，在手機上實現圖片隨著采集到的信號發生改變，從而實現了運動監測。該工作為人機界面兼容性和醫療監測方面提供了新的思路。

  以上相關成果以題為Muscle-Inspired MXene Conductive Hydrogels with Anisotropy and Low-Temperature Tolerance for Wearable Flexible Sensors and Arrays發表在《Advanced Functional Materials》上。吉林大學超分子國家重點實驗室碩士生馮鈺斌為論文的第一作者，通訊作者為林權教授，共同通訊作者為申春教授與博士后趙月。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202105264