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隋坤艳教授团队在自供电离子皮肤领域取得重要进展

日期:2022-03-07      来源:材料科学与工程学院      作者:岳星星     编辑:郭书君       阅读:1

新闻网讯 近日,材料科学与工程学院隋坤艳教授课题组在仿生离子皮肤领域取得重要进展。研究团队开发了一种梯度聚电解质水凝胶可应用于可穿戴设备领域,相关成果以“Self-Powered Multifunction Ionic Skins Based on Gradient Polyelectrolyte Hydrogels”为题发表在国际知名期刊《ACS Nano》(2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c11505.影响因子:15.881)。第一作者为我校材料科学与工程学院的硕士研究生夏明洋,博士毕业生潘娜为本文共同第一作者,通讯作者为青岛大学隋坤艳教授、范汶鑫副教授和香港城市大学王钻开教授,我校为第一通讯单位。

皮肤作为人体最大的器官,它可以利用离子作为信息载体,将多种外界刺激转化为生物电信号。离子皮肤因其具有类组织力学性能、良好的生物相容性等优势在模拟人体皮肤方面备受关注,然而,有限的传感能力以及对额外电源的需求极大地限制了其应用的广泛性。离子二极管可以基于离子载体将外界刺激转换为电信号,目前已被证实是模拟人体皮肤的理想材料。然而,这种基于离子二极管的自供电设备存在界面稳定性差、功能单一以及传感机制不明确等问题。

针对上述问题,隋坤艳课题组开发了基于梯度聚电解质膜的自供电仿生多功能离子皮肤。该研究主要存在三个创新点:1)梯度聚电解质水凝胶首次被用作自供电离子皮肤,其不仅具有类似于离子二极管的多响应自诱发电势,并且避免以往二极管的界面分层现象;2)揭示了非对称聚电解质离子导体的自供电传感机制;3)实现了对压力、温度与湿度三种刺激的精确感知与耦合。该研究可为高性能多功能自供电离子基传感系统的开发提供通用策略与理论指导。

在此基础上,团队研发了全离子基自供电传感,可以模仿人体皮肤与舌头,用于对压力、温度、盐度与pH多重刺激的精确感知,相关成果以“Bioinspired multifunctional self-powered ionic receptors derived by gradient polyelectrolyte hydrogels”为题发表在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》(2022, DOI: 10.1016/j.cej.2022.135610.影响因子:13.273)。第一作者为我校材料科学与工程学院的硕士研究生朱晓斌,通讯作者为青岛大学隋坤艳教授、范汶鑫副教授与綦鹏飞副教授,我校为唯一通讯单位。



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