我中心研究生陈磊、亓东锋教授、隋清萱博士、郑宏宇教授在学术期刊Chemical Engineering Journal上发表了题为“Nanosecond-laser-printed LiTFSI-enabled ionic hydrogels for wearable sensing and gel-electrolyte applications”的研究论文。该研究围绕可穿戴柔性电子对软材料“高离子电导率、力学稳健性、保水性、抗菌性、可加工性和可修复性”协同集成的需求,提出了一种LiTFSI赋能的PAAm离子水凝胶材料体系,并实现了与一锅法制备和355 nm纳秒紫外激光直接打印的兼容。
该工作以LiTFSI作为关键功能组分,通过Li+与酰胺羰基/水合氧之间的配位作用、TFSI-相关的离子/氢键相互作用以及PAAm共价网络的协同耦合,在单一水凝胶体系中实现了高离子电导率(23.4 mS cm-1)、优异保水性(8 h后质量保持率最高可达93%)、强自粘附、显著抗菌活性(最高>98%)和均衡的力学性能。与传统依赖室温自主自愈的水凝胶不同,该材料表现出激光辅助修复能力:通过在断裂界面或缺损区域补充前驱体,并进行局部纳秒激光再固化,可实现结构连续性与离子传输通路的同步恢复。
进一步地,研究团队利用激光打印构筑了仿生蜂窝结构电容式传感器,实现了人体关节运动实时监测和摩斯密码信息传输;同时,该水凝胶还可用于电阻式应变传感和凝胶电解质基对称超级电容器。该研究从材料设计、激光加工、结构调控、可修复性和多功能器件应用等方面形成了较为完整的研究链条,为可定制化柔性可穿戴电子器件提供了一种简洁且可扩展的材料——制造一体化策略。
