导电水凝胶由于其重要的应用，如灵活的可穿戴电子、人机界面和智能/软机器人等，受到了广泛的关注。然而，机械性能不足和粘接性能差严重阻碍了其在这一新兴领域的潜在应用。最近，科研人员通过磺化木质素包覆的二氧化硅纳米粒子（LSN）、聚丙烯酰胺（PAM）链和铁离子（Fe3+）的协同效应，实现了一种高度弹性导电水凝胶，该水凝胶具有机械稳定性、自粘性、紫外线过滤和稳定的电性能。具体而言，在LSN的邻苯二酚基团和Fe3+之间构建了动态氧化还原反应，该反应可促进丙烯酰胺（AM）单体在60 s内快速凝胶化。含有1.5 wt%LSN作为动态连接点的优化导电水凝胶表现出优异的弹性（<15%滞后比），高拉伸性(∼1100%的伸长率），并提高了机械稳定性（拉伸和压缩强度∼180 kPa和∼480 kPa）。值得注意的是，LSN中丰富的邻苯二酚基团赋予了导电水凝胶持久而牢固的自粘附性，从而实现了与人类皮肤的无缝粘附。同时，邻苯二酚基团也提供了优异的抗紫外线能力(∼95.1%）用于导电水凝胶。导电水凝胶的综合优势体现在柔性传感器中，用于高保真检测各种应变范围内的机械变形（10–200%），具有良好的重复性和稳定性。我们相信，所设计的导电水凝胶可能成为未来用于长期稳定人体运动监测的柔性可穿戴电子产品的一种有希望的候选材料。

图1：基于快速催化纳米强化策略的LSN-Fe/PAM水凝胶设计策略。

图2：LSN铁/聚丙烯酰胺水凝胶中LSN的表征和动态氧化还原反应。

图3：LSN-Fe/PAM水凝胶的力学性能。

图4：LSN-Fe/PAM水凝胶的自粘性能。

图5：LSN-Fe/PAM水凝胶的抗紫外线性能和透明度。

相关论文以题为Ultrafast Fabrication of Lignin-Encapsulated Silica Nanoparticles Reinforced Conductive Hydrogels with High Elasticity and Self-Adhesion for Strain Sensors发表在《Chemistry of Materials》上。通讯作者是北京林业大学杨俊副教授。

参考文献：

doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c00934