付俊教授团队 AFM：基于纳米网增强抗脱水有机水凝胶的透气超薄膜传感器，用于运动监测

柔性水凝胶薄膜传感器作为与生物组织保形接触的人机接口具有极大的优势，但存在柔韧性差和脱水等问题，影响了其柔韧性和性能。在此，我们开发了一种透气、高度可拉伸、抗脱水的超薄有机水凝胶薄膜，作为皮肤附着型应变传感器，用于长期运动监测。以具有隐藏强度的电纺TPU ( eTPU )纳米网为骨架，以2 -丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸( AMPS )和丙烯酰胺( AAm )为单体，丙三醇和水为溶剂，原位自由基聚合形成互穿双网络有机水凝胶。eTPU纳米网和P(AMPS-co-AAm)网络之间广泛的氢键作用产生了超薄的有机水凝胶薄膜（≈200 µm），拉伸时具有协同变形和能量耗散功能，使其具有创纪录的高达920%的拉伸性、20.14 MJ m-3 的断裂韧性、10 000 J m-2的断裂能以及对50 %的应变具有超过4000 个缺口拉伸循环的鲁棒性。甘油/水二元溶剂可在室温下10 d内提供出色的抗脱水性能，在-20至60 °C温度范围内具有稳定的感官性能。薄膜传感器的水蒸气透过率高达1.3 kg m-2 d-1，可确保舒适的皮肤接触，全天持续监测膝关节屈曲，并提供稳定的信号。这些有机水凝胶薄膜应变传感器有望用于可穿戴和长期运动监测应用。

图文简介

电纺纳米网增强有机水凝胶薄膜传感器

结构和力学性能

循环拉伸性能和抗裂纹扩展性能

感官性能

低温和高温下的性能

可贴在皮肤上的薄膜传感器，用于运动监测

通讯作者： Hua Yang, Jun Fu