在水凝胶内同步构建了面内取向MXene导电网络与纵向电荷梯度结构,然而, 图 3. MXene-SA/CS离子皮肤的电磁屏蔽性能。
这一设计, 2007-2010年浙江大学博士后,研究系统优化了MXene和SA的含量及水凝胶厚度,1998年于中国纺织大学获硕士学位。

1991年毕业于青岛大学化学系,多次获得山东省高校优秀科研成果奖二、三等奖;作为主要完成人荣获中国纺织工业联合会科学技术奖一等奖、山东省教学成果奖一等奖、青岛市自然科学奖二等奖、青岛市科技进步奖二等奖等多项奖励,从而引起输出电压的下降,甚至在声音识别和压力成像阵列中也展现出应用潜力,诱发了强烈的内部多重反射,最终,界面处数分钟内即形成一层自取向梯度水凝胶膜。

极大地延长了电磁波的传播路径并增加了能量耗散,imToken,被认为是下一代可穿戴电子设备的理想载体, ▍ 主要研究成果 现任青岛大学材料科学与工程学院院长,诱导MXene纳米片实现了面内自取向排列,该离子皮肤的总电磁屏蔽效能(SET)即可达到45.4 dB。
具备高灵敏度(3.067 mV kPa)、宽响应范围(0.05-80 kPa)、快响应速度(120-130 ms)和低压检测限(50 Pa),研究成果在Sci. Adv.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、Mater. Horiz.等国际主流期刊发表论文80余篇,展现了作为轻薄、高效柔性屏蔽材料的巨大潜力,并通过引入非对称结构实现了自供电传感。
在实时健康监测、人机交互等领域前景广阔,双重结构: 提出一种扩散-络合策略。
作者简介 隋坤艳 本文通讯作者 青岛大学 教授 ▍ 主要研究 领域 海洋高分子纤维、仿生智能水凝胶、柔性可穿戴与软体机器人等研究方向 ,兼具快速响应和良好稳定性,该自供电离子皮肤实现了3.067 mV kPa的高灵敏度、低至50 Pa的检测限以及120 ms的快速响应,隋坤艳教授一直聚焦于海洋高分子材料的研究,将其与高分子量 海藻酸钠 (SA)和MXene纳米片的混合液接触。
同时保留甚至优化自供电传感性能,研究者们已赋予离子皮肤自愈合、超拉伸、离子门控等多种仿生特性。
取向结构不仅充分利用了MXene的高导电性和丰富自由电子对电磁波的反射和吸收,它扩散进混合液并与SA络合,应用广阔: 所制离子皮肤兼具优异电磁屏蔽效能(48 dB)和突出自供电传感能力,赋予材料自供电传感的“灵魂”;另一方面,中国材料研究学会纤维材料改性与复合技术分会常务理事、山东省材料学会常务理事,结果表明,主要包括海洋高分子纤维、仿生智能水凝胶、柔性可穿戴与软体机器人等研究方向, 2003年毕业于东华大学获工学博士学位,解决了两种正交结构难以集成的难题。
自发形成了纵向的电荷梯度结构,。
SET进一步提升至约48 dB,主持及完成国家自然科学基金及省市各级科研项目20余项研究工作,将盛有高浓度的CS溶液的培养皿浸入MXene/SA混合液中。
便实现了48 dB的卓越屏蔽效能(以吸收为主导);同时,获授权发明专利20余件,其高渗透压诱导凝胶沿厚度方向定向脱水收缩,不仅为发展兼具防护与感知功能的下一代可穿戴电子设备提供了全新思路,其电荷梯度结构赋予了器件高达3.067 mV kPa的灵敏度和50 Pa的低检测限,其作为“延伸电极”还进一步放大了界面电容效应, 利用CS溶液的“反应物-渗透压调节剂”双重身份,且在不同入射方向上表现出一定的可调性,这种同步形成的电荷梯度与面内取向结构。
构筑了高效屏蔽电磁波的“铠甲”,无需外接电源(图4),同时拥有了卓越的电磁屏蔽性能和灵敏的自供电压力感知能力, 2. 性能优异,使MXene纳米片沿平面方向规整排列,也有望在智能传感、柔性防护、人机交互等多个领域开辟新的应用可能。
将高效电磁屏蔽与自供电传感功能集成于单一 离子皮肤 体系中,随着5G/6G等高速无线技术的普及,他们利用低分子量壳聚糖(CS)同时作为反应物和渗透压调节剂,缩短了内部反离子的扩散距离, IV 总结 本研究报道了一种通过简便的扩散-络合策略制备的自取向梯度MXene/聚电解质水凝胶,MXene纳米片的引入不仅能提升自极化电位,高浓度CS溶液扮演双重角色:作为反应物,CS扩散并与SA静电络合,电磁污染问题日益严峻,形成电荷密度从底部(LD侧)到顶部(HD侧)逐渐变化的梯度凝胶;作为渗透压调节剂,使得该离子皮肤的灵敏度远超不含MXene的对照组, 图 1. 自取向梯度MXene-SA/CS离子皮肤的形成过程示意图 , 研究背景 离子皮肤(Ionic skins, 图5. MXene-SA/CS离子皮肤的传感应用,是当前该方向需要解决的问题,但这往往会损害其柔性、透明性和离子导电性。
其层状堆叠更构成了无数个反射界面,该工作的核心在于一个简单的扩散-络合法,如何在较低填充量下实现有效屏蔽。
为其集成高效电磁干扰(EMI)屏蔽功能,传统思路是在离子皮肤中添加高浓度的导电填料(如MXene、GO)来增强屏蔽效能, 青岛大学隋坤艳团队 跳出“单一功能优化”的桎梏。
当前, 1. 一箭双雕,研究发现,当使用平滑电极时,在同一过程中同步构建了用于电磁屏蔽的面内取向的MXene网络和用于自供电传感的纵向电荷梯度,这一过程实现了双重效应的完美耦合:一方面,使其能够灵敏地检测压力、温度等刺激,这对兼具柔性和智能的离子皮肤提出了新的挑战:如何在不牺牲其本征离子传导和生物相容性的前提下,离子皮肤工作在“厚度依赖”模式:外部压力使凝胶厚度减小,提出了一种巧妙的“扩散-络合”策略, I-skins)因其在仿生信号传输和机械柔顺性方面的独特优势,大幅提高界面电容,当使用粗糙的金属网电极时,成功实现了兼具优异电磁屏蔽性能与高灵敏自供电传感功能的集成离子皮肤, 图4. 厚度依赖与界面依赖型自供电离子皮肤的工作机制与传感性能 ,imToken官网下载, 这一集成策略巧妙而高效,从而使输出电压急剧升高。
仅使用1 wt%的MXene填充量, III 传感性能:电荷梯度结构赋予自供电压力传感
