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柔性導電復合材料作為可穿戴應變傳感器，廣泛應用于新一代機器人、電子皮膚、人體檢測等領(lǐng)域。然而，如何制備兼具柔韌性、自愈性和傳感能力的柔性導電復合材料是一個(gè)具有挑戰性的研究方向。有機硅材料具有良好的生物相容性、柔性、耐溶劑性、耐高溫性等，能夠作為一種良好的基體材料用于應變傳感器領(lǐng)域。使用有機硅聚合物為主鏈，并將生物小分子改性后的導電納米材料與有機硅動(dòng)態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )復合是構建新型柔性導電復合材料的理想方法。

近日，青島科技大學(xué)武玉民、劉月濤、高傳慧教授團隊報道了關(guān)于自修復有機硅應變傳感器的相關(guān)進(jìn)展。利用生物小分子改性的導電納米材料與有機硅動(dòng)態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )復合制備的有機硅應變傳感器在力學(xué)性能、室溫修復性能和應變傳感性能等方面表現優(yōu)異，并在國際知名學(xué)術(shù)期刊ACS Applied Materials & Interfaces（一區IF=8.758）, Journal of Materials Chemistry C (一區IF=7.059)上分別發(fā)表了題為“Self-Healing Ti3C2MXene/PDMS Supramolecular Elastomers Based on Small Biomolecules Modification for Wearable Sensors”和“A Stretchable and Self-Healable Organosilicon Conductive Nanocomposite for A Reliable and Sensitive Strain Sensor”的文章。

圖1 生物分子改性的Ti3C2MXene/PDMS超分子自修復應變傳感器

圖2 生物分子改性的MWCNTs/PDMS超分子自修復應變傳感器

文章分別將有機硅動(dòng)態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )與生物小分子改性的Ti3C2MXene、MWCNTs通過(guò)氫鍵相互作用復合，在動(dòng)態(tài)亞胺鍵的幫助下實(shí)現無(wú)需外部熱源的自修復過(guò)程，并將其用于探測人體細微運動(dòng)的應變傳感器。實(shí)驗結果表明，自修復有機硅應變傳感器具有優(yōu)異的形狀變化靈敏度（GF均大于或等于3.6），且可以在自愈前后準確感應人體極為細微的運動(dòng)。該進(jìn)展的相關(guān)文章均以青島科技大學(xué)為第一單位，化工學(xué)院劉月濤副教授為論文的通訊作者，碩士生張凱銘為論文的第一作者。

該工作得到了國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、山東省高?！扒鄤?chuàng )科技計劃”、山東大學(xué)特種功能聚集體材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)放基金等項目的支持。