【儀表網 研發快訊】近日，鄭州大學材料科學與工程學院與橡塑模具國家工程研究中心團隊在柔性高分子復合傳感材料設計及應用領域取得積極進展。凝膠基傳感器因其柔性和易調節的功能性，是理想的人機交互媒介，但傳統的凝膠基傳感器存在兩個問題：一是長期使用易脫水失效；二是功能改造常以犧牲可回收性為代價，加劇了電子廢棄物污染。由于目前基于凝膠基傳感器可回收的機理缺乏針對性的研究，制備可簡單回收同時兼顧生物相容性、傳感性、自愈性的可回收多功能凝膠傳感器仍面臨巨大挑戰。
針對以上問題，該團隊通過引入可逆分子間作用力和動態共價鍵，制備了一種基于仿生學設計的全回收型多功能聚乙烯醇(PVA)基可逆物理交聯智能水凝膠傳感器(RMSHS)，展現出優異的抗菌性能和生物相容性，團隊利用原位紅外分析法，通過改變溫度(30 ℃-150 ℃)模擬了回收過程，探究了溫度擾動下RMSHS的分子間相互作用力變化。利用二維相關紅外光譜分析技術2 Dcos，分析了升溫過程中分子間作用力的變化，追蹤并揭示了在升溫過程中RMSHS體系中氫鍵和硼酸脂鍵的轉變過程及先后順序，闡釋了體系的可回收機制。RMSHS可直接貼合人體皮膚用于醫療康復訓練。結合無線傳輸技術和Python編程，RMSHS可通過手勢實現無人機的遠程實時控制。其可回收設計可使失效的水凝膠可通過簡單步驟“復活”，避免了電子垃圾的產生。RMSHS可推廣至其他遠程控制平臺，滿足大規模、多場景的應用需求，為理想的可持續人機交互媒介設計提供了新思路。
相關成果以“Eco-Friendly Multifunctional Hydrogel Sensors Enabled Sustainable and Accurate Human-Machine Interaction System”為題發表在材料領域頂級期刊《Advanced Materials》上。鄭州大學材料科學與工程學院為第一單位，材料學院2022級碩士研究生趙彥龍為第一作者，翟威副教授、代坤教授和北京航空航天大學潘曹峰教授為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金項目、中國博士后科學基金和河南省優秀青年科學基金等基金的支持。
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