我校王學川教授團隊在皮膠原基質多功能柔性傳感材料領域取得新進展

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多功能柔性傳感材料領域取得了新的進展，相關科研成果“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功能材料領域的影響力。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）。

王學川教授領銜的生物質與功能材料研究所長期以來一直致力于基于動物生物質膠原及其水解物復合功能材料的研究開發(fā)，該論文結合國家重點發(fā)展的柔性電子智能材料，以膠原基質為原料構建了多功能柔性傳感材料，為典型的跨學科交叉技術應用，為擴寬我校輕工學科內涵發(fā)展提供支撐。目前，實現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域的重大挑戰(zhàn)。本研究以天然皮膠原為結構基板，不同功能屬性的導電材料為物理摻雜導電構筑單元，通過靜電紡絲技術制備雙層仿生全纖維結構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/恢復時間、優(yōu)異的電阻溫度系數。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，使其可廣泛應用于智能機器人、交互式可穿戴設備和人工義肢等領域。該研究對生物質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電子皮膚轉化機械能為電能為溫度和濕度檢測提供能源

主要相關論文：

[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）