我校王學川教授團隊在皮膠原基質(zhì)多功能柔性傳感材料領(lǐng)域取得新進展

我校輕工科學與工程學院王學川教授團隊近日在皮膠原基質(zhì)多功能柔性傳感材料領(lǐng)域取得了新的進展，相關(guān)科研成果“Spider-web and Ant-tentacle Doubly Bio-inspired Multifunctional Self-powered Electronic Skin with Hierarchical Nanostructure”發(fā)表在了國際頂級期刊《Advanced Science》（IF=15.8），為學院輕工技術(shù)與工程學科人才培養(yǎng)、科學研究等提供了有力支持，同時也進一步擴大了我校在生物質(zhì)功能材料領(lǐng)域的影響力。我校為論文唯一通訊單位，王學川教授為論文通訊作者，輕工學院劉新華副教授為論文共同通訊作者,博士生岳歐陽為文章第一作者（目前已在Advanced Science、Chemical Engineering Journal等一區(qū)top期刊發(fā)表論文3篇）。

王學川教授領(lǐng)銜的生物質(zhì)與功能材料研究所長期以來一直致力于基于動物生物質(zhì)膠原及其水解物復合功能材料的研究開發(fā)，該論文結(jié)合國家重點發(fā)展的柔性電子智能材料，以膠原基質(zhì)為原料構(gòu)建了多功能柔性傳感材料，為典型的跨學科交叉技術(shù)應(yīng)用，為擴寬我校輕工學科內(nèi)涵發(fā)展提供支撐。目前，實現(xiàn)柔性傳感器的生物相容性、可穿戴性、高分辨、高靈敏、低成本制造和復雜信號檢測等功能集成仍是該領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。本研究以天然皮膠原為結(jié)構(gòu)基板，不同功能屬性的導電材料為物理摻雜導電構(gòu)筑單元，通過靜電紡絲技術(shù)制備雙層仿生全纖維結(jié)構(gòu)的多功能集成電子皮膚。其基于納米摩擦發(fā)電機理論，兼具自發(fā)電（壓力）、溫度和濕度檢測功能，且具有極高的壓力敏感性和寬檢測范圍、較短的濕度響應(yīng)/恢復時間、優(yōu)異的電阻溫度系數(shù)。此外，基于低成本、生物相容、透氣性好和可生物降解的優(yōu)勢，使其可廣泛應(yīng)用于智能機器人、交互式可穿戴設(shè)備和人工義肢等領(lǐng)域。該研究對生物質(zhì)膠原高值資源化及生物相容性功能集成柔性傳感材料發(fā)展具有重要的科學研究意義和應(yīng)用推廣價值。

圖1電子皮膚的摩擦發(fā)電機理和壓力傳感性能

圖2電子皮膚轉(zhuǎn)化機械能為電能為溫度和濕度檢測提供能源

主要相關(guān)論文：

[1]Yue O., Wang X.^*, Liu X.^*, Hou M., Zheng M., Wang Y., Cui B. Spider-Web and Ant-Tentacle Doubly Bio-Inspired Multifunctional Self-Powered Electronic Skin with Hierarchical Nanostructure. Adv. Sci. 2021, 2004377.DOI: 10.1002/advs.202004377

[2]Wang X.^*, Yue O., Liu X.^*,Hou M., Zheng M. A novel bio-inspired multi-functional collagen aggregate based flexible sensor with multi-layer and internal 3D network structure[J]. Chemical Engineering Journal, 2019, 392:123672.DOI:10.1016/j.cej.2019.123672

[3] Liu X.^#*, Yue O.^#, Wang X.^*, Hou M. Preparation and application of a novel biomass-based amphoteric retanning agent with the function of reducing free formaldehyde in leather[J]. Journal of Cleaner Production, 2020, 265:121796.

（核稿：劉國棟 編輯：郭姍姍 學生編輯：楊遠世）