半岛官方app港城大邱美娈教授团队AFM：基于微流控的水凝胶电子定制化新策略!在柔性电子领域，水凝胶的使用已经推动可穿戴和植入式设备领域取得了显著进展。然而，水凝胶电子学仍面临一系列

　　日前，为解决这一问题，香港城市大学的邱美娈教授和马治强博士后研究员提出了一种具有抗冻性、自粘附性、卓越的保水性能和高拉伸性（1072%）的木质素-聚丙烯酰胺（Ag-LPA）水凝胶复合材料。这种复合材料在室温下及极端低温（-40℃）下均具有出色的电导率（47.924 S cm −1及42.507 S cm −1）。此外，借助微流控技术，开发了可定制化设计的水凝胶贴片（MAHPs）。作为概念验证，已经成功开发了跨越不同应用和维度的柔性电子器件，包括医疗保健监测、温度感知、伤口愈合和3D弹簧压力监测电子设备。实现了在极寒环境下对工程车辆的操作动作监测，探索了其在极端寒冷环境下的应用潜力。该研究以题为“Programmable Microfluidic-Assisted Highly Conductive Hydrogel Patches for Customizable Soft Electronics”的论文发表在《Advanced Functional Materials》上。香港城市大学廖珺辰博士、马治强博士和香港科技大学刘世源博士为共同第一作者，香港城市大学邱美娈教授和马治强博士为共同通讯作者。

　　图2展示了Ag-LPA水凝胶复合材料的合成过程及其力敏感知性能和电学稳定性的表征结果。通过一步法合成制备了含有不同质量分数Ag片的水凝胶复合材料。利用SEM图像展示了水凝胶的微观结构和Ag片的重力驱动沉降（GDP）形成导电路径。力敏性能测试结果表明，含有8% Ag片的水凝胶复合材料的拉伸率超过1000%，且具有与柔软组织匹配的杨氏模量。此外，该复合材料表现出良好的长期稳定性（1000个循环拉伸）。即使在70°C的高温蒸发条件下，该复合材料也显示出优异的保水能力，进一步证明了其在长期应用中的潜力。

　　图3展示了MAHP器件的加工路线及常规表征。MAHP通过向柔性微流道模板内注入水凝胶溶液交联而成。固化成型后的水凝胶与微流道具有很高的界面强度，保证了柔性器件的稳定性。此外，通过开发不同的微流道模板，实现了MAHP在从一维到三维的个性化设计中的多功能性。

　　如图4所示，制备的MAHPs器件可应用于多种场景下，助力实现智慧医疗：具有应力集中结构的MAHPs可以精准捕捉脉搏波；能精感知落下花瓣产生的0.65Pa微弱压力；图案化设计的电极片可以加速伤口的愈合；3D弹簧压力传感器可以实现指压的检测。

　　图5展示了MAHPs在室温及极寒环境下对工程车的运动感知性能评估结果。在模拟的极寒环境（约-40°C）下，集成在工程车辆上的MAHPs可以仍然可以准确捕捉到履带移动、车辆旋转以及挖掘机臂的挖掘动作，并且每种动作都产生了具有高信噪比的独特信号，使得操作员能够准确判断挖掘机的当前工作状态。这与室温下的信号模式保持一致半岛官方网站，说明开发的MAHPs在极寒环境下依旧保持极佳的传感性能。