仿生/高弹性/疾速相应的防冻离子导电水凝胶，耐压力/应变传感器

导电水凝胶在柔性设置装备摆设、软呆板人和人工智能范畴引起了极大的存眷。可靠的弹性、高应变敏感性和优秀的机器性能等协同特性的集成仍旧是应变传感器的一大挑衅。大多数具有优秀机器性能的生物构造由两部门协同的“软硬”网络布局构成。比方，人体紧张的构造韧带是由“刚性”身分胶原纤维和“软”身分弹性卵白网络构成。肌腱还具有“软”和“硬”身分的协同布局。核碱基是紧张的生命分子，是DNA和RNA的根本单元，在天然界中遍及存在且易于制备。在核酸-碱基分子中，有氢键供体和受体。是以，在含有疏水缔合、氢键和 π-π 聚集的核碱基之间形成了多个氢键相互作用。核碱基分子相互作用已遍及应用于种种质料体系，如粘合质料、自修复质料，和坚固的水凝胶。

受生物软构造中“软硬”网络的开导，南开大学科研团队通过将核酸碱基的“刚性”交联纳米域引入纯氢键交联“软”聚合物网络中，制备导电水凝胶，并模仿生物构造的庞大布局。在变形历程中，纳米域中核酸碱基之间的动态多重物理相互作用，包罗疏水相互作用、氢键和 π-π 聚集，可以作为捐躯键有用地耗散能量。氢键交联聚（丙烯酰胺-N-丙烯酰基-2-甘氨酸) (P(AM-ACG)) 聚合物体系可实现安稳的应力转移，给予质料优秀的机器性能，如牢固的韧性、优秀的拉伸性能（680%）和精良的回弹性（92.53%）。无机盐离子（Li+、Na+和 Cl-) 在三维网络中为水凝胶提供了优秀的导电性能（高敏锐度 (GF = 3.12) 和快速应变相应 (≤100 ms)）和抗冻性能。该质料可在宽检测窗口和宽温度范畴内用作多功效传感器。别的，作为压力和应变传感器的水凝胶不但可以区分宏观机器拉伸和压缩，还可以监测人体活动的渺小生理信号，包罗手指弯曲、吞咽、慢跑和跑步。是以，具有“刚软”条理布局的核苷酸驱动的离子导电水凝胶将在智能可穿着设置装备摆设范畴具有遍及的应用，如电子皮肤、生物传感器和康健监测。

图1. BA-A和P(AM-BA-A-ACG)的合成门路。

相干论文以题为Bioinspired, nucleobase-driven, highly resilient, and fast-responsive antifreeze ionic conductive hydrogels for durable pressure and strain sensors颁发在《Journal of Materials Chemistry A》上。通讯作者是南开大学伍国琳副传授。

参考文献：

doi.org/10.1039/D1TA05262D