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随着可穿戴设备、人体健康监测和人工智能等新领域的兴起,柔性传感器受到了各行业的广泛关注。制备柔性传感器的材料必须具有高灵敏度、优异的机械性能、良好的导电性和生物相容性。导电水凝胶将导电填料与水凝胶的优异性能相结合,成为构筑柔性传感器和伤口敷料的理想材料。然而,导电水凝胶存在机械性能不良、灵敏度较低等问题。本文还原氧化石墨烯(GO)制备了三种性能优异的导电水凝胶,研究了其在柔性应变传感器和伤口敷料中的应用。具体内容如下:(1)以L-半胱氨酸(L-Cysteine,简称L-c)为GO的还原剂,获得了导电的rGO网络,然后通过浸渍法制备了机械性能优异的导电性rGO/聚乙烯醇(PVA)水凝胶,在小应变下表现出快速、稳定的电阻变化响应。且在5%正应变下循环压缩70次,表现出稳定的应变响应性能;同时该水凝胶对不同的切应变具有不同的电阻变化响应,可以区分出大(1%)、小(0.1%)不同切应变的响应性能。然而水凝胶存在灵敏度不足,无法监测到微弱的生理信号。(2)针对L-c-rGO/PVA导电水凝胶灵敏度不足的问题,我们将还原剂替换成聚多巴胺(Polydopamine,简称PDA),制备了 PDA-rGO/PVA导电水凝胶。由于PDA-rGO纳米片在水凝胶网络中的均匀分散,该水凝胶在低应变下显示高灵敏度(11),在高应变下显示出出色的线性响应,可实时监测肢体运动、脉搏跳动和喉部吞咽震动,并能为微弱的生命信号和人体运动提供精确而可靠的监测。这些结果表明该水凝胶在电子皮肤,生物医学植入物和人体运动监测仪等方面具有潜在的应用价值。(3)将具有良好的溶解性和生物相容性的甲基丙烯酰化壳聚糖(CHMA)溶解在rGO分散液中,与氧化葡聚糖(ODEX)溶液混合,在生理条件下得到由动态席夫碱键交联的rGO/CHMA-ODEX水凝胶。该水凝胶同时具有rGO的电活性以及天然多糖的生物相容性和生物降解性。更重要的是,由于动态席夫碱键的存在,该水凝胶在生理环境中具有极好的可注射性和自愈合能力,动物实验的结果显示,在第14天时,rGO/CHMA-ODEX水凝胶组比CHMA-ODEX水凝胶组和商业薄膜敷料(3M TegadermTM)对照组的伤口面积更小,说明该水凝胶具有作为促进皮肤伤口愈合的敷料具有巨大潜力。