近日，《纳米通讯》报道了华东理工大学材料科学与工程学院袁双龙副研究员等基于自黏接、可拉伸离子导电水凝胶在多模传感和神经突触领域的应用研究工作。
离子导电水凝胶具有类组织柔软度、丰富的含水量、离子导电性和生物相容性，在软机器人、可穿戴电子和生物电子工程中具有广阔的应用前景。然而，由于界面不兼容、机械性能差、能量消耗大、感知能力有限等缺点，基于离子导电水凝胶的仿生突触器件（如类人皮肤）在实际应用中受到各种各样的限制。
图1：温度响应及可视化
图2：仿生物感官人工突触纤维及其温度/应变感知
为此，提出可精确调控相变温度的片状硅酸镁锂（Laponite XLG）掺杂的聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，制备的水凝胶表现出卓越的机械性能和强的附着力，断裂伸长率、杨氏模量、韧性和抗拉强度分别为1930%、5.91kPa、0.494 MJ/m3和34.2kPa。水凝胶中增强的离子纳米通道电导率和异构温度敏感单体能够以高灵敏度（GFmax =7.94）和快速响应（~87ms）进行应变感知。制备的热敏器件表现出TCRmax=-1.974%/（20-40℃）和270/390 ms(10-45℃)的温度响应/恢复时间，并通过引入热致变色材料实现视觉温度感知。研究团队在水凝胶中掺入PeDOT：PSS和ZnSO4作为导电剂，与MoS2纳米片构建了人工突触纤维，从而开发了一个仿生物感官突触神经形态系统，该系统能够通过突触信号进行实时应变/温度检测、识别和响应，并具有低能耗突触塑性性能（42.2fJ/spike)。因此，该工作为多模传感类人皮肤的应用提供了指导。
华东理工大学材料科学与工程学院研究生陈雪丹为论文第一作者，袁双龙副研究员为共同通讯作者。该研究由华东理工大学与中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、新加坡南洋理工大学合作完成，华东理工大学为第一作者单位。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02614
