西南交（jiāo）大魯（lǔ）雄教授（shòu）團隊：基（jī）於導電高分子納米纖維的透明導電水（shuǐ）凝膠

來（lái）源：高分子科學前（qián）沿    易（yì）絲幫

導電水凝膠因其高含水量（liàng）及與人體（tǐ）軟組（zǔ）織相似的結構，被認為在生物醫學工程領域有前景的柔（róu）性導電材料。然而，常規的導電高分子普遍不溶於水, 難於複合於水凝膠網絡中。因此，合成具有優異性能（néng）的導電高分子基（jī）水凝（níng）膠仍然（rán）麵（miàn）臨挑戰。另（lìng）外，現有的導電水凝膠導電水凝膠缺少合適的生物相容性與粘附性（xìng），限製了其在生物醫學工（gōng）程領域的應（yīng）用。

針對以上問題，西南交通大學魯雄教授（shòu）課題（tí）組提出在在水凝膠網絡中原位形（xíng）成導電高分子納米（mǐ）纖維的設計理念，采用親水性的聚多巴胺（àn）雜化導電聚吡咯，形成親水性導電納米複合物（wù），再將高導電複（fù）合（hé）物（wù）與丙烯酰胺共聚，從而在水（shuǐ）凝膠網絡中原位形成納米纖（xiān）維，成功（gōng）研製出（chū）兼具透明、導電、耐拉伸、自粘附性能的新型水凝膠（jiāo）材料。研究成果以“Transparent, Adhesive, and Conductive Hydrogel for Soft Bioelectronics Based on Light-Transmitting Polydopamine-Doped Polypyrrole Nanofibrils”為題，作為封麵（miàn）文章（zhāng）發表於2018年8月28日出版的 Chemistry of Materials 上，並被頭條推薦。韓璐博士和閆力維博（bó）士（shì）生為文章共同（tóng）作者。魯雄（xióng）教（jiāo）授為通訊作者。

基於聚多巴胺雜化的導電高分子納米纖維，具（jù）有良好的親水性（xìng），能夠與親水的聚合物網絡（luò）良好（hǎo）的結合，交織形（xíng）成網（wǎng）絡（luò）結構（gòu），從而（ér）在水凝膠中形成完整的導電通路，賦予水凝膠優良的導電性（xìng）能(12 S/m)。該納米纖維網絡（luò），允許可見光穿透，使得該水凝膠具有良好透明性能(70%)。另外，這種（zhǒng）網絡結構能（néng）夠在水凝膠形變中均勻分（fèn）散應力，有效地弛（chí）豫外力和耗散能量，因此，水凝膠具（jù）有超高的拉伸形變能力(2000%)以及斷（duàn）裂能(3000 J/m2)。此外（wài），由於聚多巴胺-聚吡咯良好的紫外光吸收能力，使（shǐ）得導電水凝膠在保證透明的前提下，表現（xiàn）出良好的防紫外光的能力。體外動物實驗表明，在紫（zǐ）外光（guāng）(30 mW/cm2 , 365 nm)照射20 min後，老鼠的背部皮膚組織依然（rán）能保持無損。更重要的是，由於巧妙地引入了聚多巴胺的酚羥基功能團，導電水凝膠表現良好（hǎo）的（de）組織粘附性。這種同（tóng）時具有透明導電、自粘附性能的水凝膠能夠方便的，快捷的（de）粘貼在人體（tǐ）皮膚表麵，作為導（dǎo）電電（diàn）極測量人體（tǐ）生理信號（hào）、記錄肢體運動信號，同時讓醫務人員方便的（de）透過水凝膠觀測皮膚表麵。

圖1. 透明、導電、耐（nài）拉伸、自粘附性能的新型導電水凝膠材（cái）料（liào）的（de）設計。

這種原位形（xíng）成透明導電納米網絡的策略為今後製備疏水性導電高分子複（fù）合水凝膠提供了新途徑（jìng）；為研（yán）發具（jù）有電學性能以及透明性能（néng）、組織粘附性能（néng）的導電高分子基水凝膠材料的設計和（hé）構築提供了新思路；所製備的水凝膠材料在柔性、透明、可拉伸電子設備領域、電子皮（pí）膚，可穿戴智能（néng）器械（xiè）等領域具有廣泛的應（yīng）用前景。

該工作（zuò）得到了國家重點研發計劃 （2016YFB0700802），國家自然科學基金、中央高校基本（běn）科研業務費（fèi）專項資金和中國博士後基金等項目的資助。

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