四川大学：应变/压力传感器应用于个人康复训练和医疗健康监测

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图1 基于孔桥结构和分子拥挤效应的协同策略应用于高灵敏度共晶水凝胶应变/压力传感器的示意图，具有优异的电导率、增强的机械稳定性和环境耐受性、近红外诱导的光热抗菌性和出色的传感性能

在制备过程中，先利用LiF/HCl溶液刻蚀Ti₃AlC₂粉末获得MXene纳米片，再通过静电自组装法将其与胺化MWCNT制备成M@C纳米异质结构。接着，将PVA溶解后与导电剂M@C、造孔剂碳酸氢钠混合，经冷冻-解冻循环和HCl去除造孔剂得到具有大孔结构的PPM@C水凝胶，最后将其浸入DES水溶液中，制备出PPM@C-DES共晶水凝胶。通过SEM，XRD，红外等表征手段分析了共晶水凝胶的结构和物相变化，如图2所示。

图2 PPM@C-DES共晶水凝胶的合成过程和内在相互作用

卓越性能：多方面表现出色

PPM@C-DES共晶水凝胶应变/压力传感器在性能上具有多方面优势，在电导率、机械性能、环境耐受性、传感性能以及光热和抗菌性能等表现出色，为其在个人康复训练和医疗健康监测等领域的应用提供了有力支撑。

从机械性能来看，该水凝胶在拉伸、压缩、弯曲、扭转、打结等多种复杂机械载荷下，都能保持形状完整，且去除外部刺激后可完全恢复初始状态。在导电性能方面，M@C构建的导电通路使其能够点亮红色LED，即便水凝胶被切断后重新接触，LED依然能亮起。在环境稳定性上，它在−30 °C下放置24小时仍能保持高柔韧性，在50 °C下长时间放置也能维持较高的残留质量，展现出良好的抗冻和抗干燥性能。

此外，该水凝胶还具有突出的光热和抗菌性能。基于MXene的局域表面等离子体共振 (LSPR)效应，它在近红外 (NIR)光照射下具有超高的光热转换效率，能快速升温，对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌的抗菌效率分别达到99.81%和99.68%，有效防止皮肤接触感染和过敏，为按需光热治疗提供可能，如图3所示。

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