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  具有高強度、韌性和導電性等功能的水凝膠在軟機器人、可穿戴設備和人機界面等領域的應用越來越廣泛。天然的生物材料，如人體肌肉，具有強大的功能(刺激反應能力和自愈能力)和優(yōu)異的力學性能。因此，向自然學習可以為當代科技挑戰(zhàn)提供許多有遠見的解決方案。Hofmeister效應是指鹽離子對蛋白質溶液具有沉淀作用的天然現(xiàn)象，受此啟發(fā)已有部分工作制備了高機械性能的水凝膠，但是兼具機械性能和功能性的水凝膠的設計制備依然是一項挑戰(zhàn)。

  為解決上述挑戰(zhàn)，近日，成都大學高等研究院的魏竟江特聘研究員/王清遠教授團隊與山東大學材料科學與工程學院的曾志輝教授和武漢理工大學的傅正義院士合作在Composites Part A-Applied Science and Manufacturing上發(fā)表了題為“Hofmeister Effect-Inspired Ti₃C₂T_x MXene-Based Robust, Multifunctional Hydrogels”的論文。在本文中，受Hofmeister效應的啟發(fā)，利用冷凍和鹽析方法的協(xié)同作用，結合過渡金屬碳化物/氮化物(MXene)和聚乙烯醇(PVA)制備出了具有良好的機械強度、韌性和高導電性的水凝膠，并作為多功能應變傳感器（實時監(jiān)測肢體運動、柔性書寫鍵盤、水下摩斯密碼傳輸器）來應用。此外，高導電性的MXene與富水多孔結構、充足的MXene-PVA界面協(xié)同作用，使得該水凝膠在厚度為1.5-8.5 mm時具有43-93 dB的可控高電磁干擾屏蔽效能。該工作簡便、可擴展的制備方法設計出的堅固、超柔性和導電的多功能水凝膠，可用于物聯(lián)網、下一代可穿戴電子產品、電磁保護和智能設備。

本文要點：

  論文鏈接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359835X23002026

作者簡介

魏竟江，成都大學特聘研究員。2022年獲武漢理工大學博士學位（導師：傅正義院士）。2021年至2022年，在瑞士聯(lián)邦材料科學與技術實驗室(Empa)的Gustav Nystr?m課題組進行博士聯(lián)合培養(yǎng)。他目前的研究興趣包括仿生3D打印水凝膠/氣凝膠、仿生柔性可穿戴設備和多尺度分級結構仿生陶瓷的設計制備。研究成果在Adv. Funct. Mater., Interdiscip. Mater., Chem. Eng. J.等期刊發(fā)表論文10余篇。

曾志輝，山東大學教授。通過探索對不同導電納米材料及高分子聚合物的合成，原創(chuàng)性地開發(fā)了一系列輕質、高效的電磁屏蔽材料及電磁波吸收材料。近年來，相關的研究工作發(fā)表SCI論文60余篇, 包括以第一作者或通訊作者發(fā)表在Adv. Mater., ACS Nano, Matter, Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., Nano-Micro Lett., Small, JMCA, Chem. Eng. J. Carbon, ACS AMI等著名國際前沿期刊，SCI論文引用3000余次，ESI高被引論文10篇，單篇最高引用600余次。

王清遠，四川大學教授�，F(xiàn)任成都大學校長。他于1998年獲得巴黎中央學院博士學位，1999年至2003年在普渡大學工程學院從事博士后研究，并在鹿兒島大學擔任JSPS研究員。承擔和完成重點、杰青和重大科研儀器項目等國家自然科學基金項目。發(fā)表Web of Science 收錄論文200余篇，被他人引用5000余篇次，2014-2021連續(xù)八年入選Elsevier中國高被引學者。2006年獲教育部自然科學獎一等獎（第一完成人），2014年、2019年分別獲四川省科技進步獎一等獎（第一完成人），2018年、2022年分別獲四川省教學成果一等獎（第一完成人），2018年獲國家自然科學獎二等獎（第一完成人），2021年入選2020全球前2%頂尖科學家榜單（“生涯影響力”和“年度影響力”雙榜單）。

傅正義，武漢理工大學材料學科首席教授，材料復合新技術國家重點實驗室主任，國家杰出青年基金獲得者；中國工程院院士、俄羅斯工程院外籍院士、世界陶瓷科學院院士、美國陶瓷學會會士、歐洲陶瓷學會榮譽會士；國家重點研發(fā)計劃“基礎材料”專家組專家，教育部科技委材料學部委員；國家自然科學基金委創(chuàng)新群體、國防科技創(chuàng)新團隊學術帶頭人。長期從事多功能陶瓷與陶瓷基復合材料、結構/功能一體化復合材料、新結構與新材料體系探索、原位反應合成與制備新技術、高效燒結與加工新技術、材料過程仿生制備新技術等方面的研究。先后獲國家技術發(fā)明二等獎2項、國家科技進步三等獎1項、省部級科技與教學獎勵一等獎7項，發(fā)表高水平學術論文400余篇，獲授權發(fā)明專利90余項。