基于PVA/纤维素纳米纤维的超薄仿生电子皮肤：可穿戴设备与柔性生物电子的突破性进展

本文创新性地开发了一种基于PVA/CNF/MXene（DS-PCM）的超薄水凝胶薄膜（126.8±2.1μm），通过霍夫meister效应自组装和定向冷冻技术构建独特层状结构。该材料具有卓越的透气性（2516.7±102.5 g m?2 d?1）、790%拉伸率和3.67温度系数（TCR），在抗溶胀（7天保持结构完整）和生理信号采集方面优于商业电极，为多功能电子皮肤设计提供了新思路。

　　

Highlight亮点

本研究开发的DS-PCM超薄水凝胶（厚度≤126.8±2.1μm）采用纵向温度梯度和盐析技术构建定向层状结构。该材料展现出790%的惊人拉伸率和240 kPa拉伸强度，其超薄特性可实现与皮肤的紧密贴合。

Preparation, microstructure and mechanical properties of DS-PCM hydrogel

DS-PCM水凝胶的制备、微观结构与力学性能

如图1a所示，首先将聚乙烯醇(PVA)溶液、纤维素纳米纤维(CNF)溶液、MXene悬浮液、甘油和硼酸按特定比例混合，通过旋涂法在圆形玻璃片上成膜。将涂覆的玻璃片置于液氮浸泡的铜块上形成垂直温度梯度，这种梯度促使冰晶定向生长，最终形成具有独特层状结构的D-PCM水凝胶。盐析处理促使PVA、CNF和MXene之间形成强氢键网络，使材料获得卓越的韧性。

Conclusion结论

这种超软超薄材料特别适合监测微小运动（应变系数GF=0.55）和温度变化。其优异的透气性（2516.7±102.5 g m^?2 d^?1）和7天溶胀后仍保持的结构完整性，使其在潮湿环境下的生理信号采集领域展现出广阔应用前景。