基于PVA/CNF/MXene的超薄水凝胶薄膜：兼具高透气性与抗溶胀性能的可穿戴多功能传感器研究

本文创新性地开发了一种具有定向层状结构的DS-PCM超薄水凝胶（厚度≤126.8±2.1?μm），通过霍夫迈斯特效应（Hofmeister effect）和盐析技术显著提升力学性能（拉伸率790%），兼具超高透气性（2516.7±102.5?g?m?2?d?1）和抗溶胀特性（7天浸泡后机械强度保持），在生理信号采集（ECG/EMG）、运动监测（GF=0.55）和温度传感（TCR=3.67）领域展现突破性应用潜力。

　　

亮点

本研究开发的DS-PCM超薄水凝胶薄膜（126.8±2.1?μm）通过定向冷冻-盐析协同策略，实现了三大突破：

1. 惊人的机械性能——盐析处理将分子间弱氢键转化为强氢键，拉伸率高达790%，强度达240?kPa；

2. "会呼吸"的传感器——独特的层状结构赋予其超高水蒸气透过率（2516.7?g?m^?2?d^?1），媲美人体皮肤透气需求；

3. 水下超能力——浸泡7天后仍保持结构完整性，溶胀状态下灵敏度反而提升，打破传统水凝胶"遇水即废"的魔咒。

结论

这种仿生水凝胶如同"第二层皮肤"，其微米级厚度和0.55?kPa超低弹性模量可实现无缝贴肤，在监测微表情（如皱眉）时信噪比提升300%。温度响应特性（TCR=3.67）使其能实时追踪发烧症状，而抗溶胀特性保障了运动时汗液环境下的稳定工作——堪称电子皮肤领域的"瑞士军刀"。