一种可光治愈的导电水凝,用于跨类型肌肉组织的力感应
Zhuomin Zhou1, Han Chen1, Jianhui Yang1
1Pen-Tung Sah Institute of Micro-Nano Science and Technology, Xiamen University, Xiamen 361102, China.
ACS applied materials & interfaces
|March 12, 2026
概括
研究人员开发了一种可调节,3D打印的导电水凝,与肌肉组织机制相匹配. 这种新型材料使生物力学和人机界面的应用具有稳定,符合规定的机械传感.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 软机器人软机器人 软机器人软机器人
背景情况:
- 监测肌肉机械活动对于评估心肌功能,人机交互和灵活的电子设备至关重要.
- 实现与软生物组织稳定合的机械兼容传感具有重大挑战.
研究的目的:
- 开发一种机械调节和光疗导电水凝,具有与组织相匹配的特性.
- 为了实现高分辨率的制造和传感和封装层的单立体集成.
- 为了证明水凝在生物机械传感应用中的实用性.
主要方法:
- 制造具有双网结构的导电性水凝复合材料 (PAAm/PEGDA/LAP/AgNWs).
- 通过调整AgNWs含量来调整材料特性 (斯模量,伸展性).
- 使用数字光处理 (DLP) 3D打印用于高分辨率制造.
主要成果:
- 水凝达到162 ± 9kPa的扬模量,匹配肌肉组织,具有超高的伸展性 (>1200%).
- 在生理变形下,表现出稳定的电感应能力.
- 成功的概念验证设备显示了肌肉传感和力检测,包括监测心肌组织收缩力 (15-30μN) 和可穿戴面部肌肉张力传感 (1-5mN).
结论:
- 开发了一个可扩展的导电液凝传感平台,集成了组织匹配的机械,先进的制造能力和广泛的生物机械传感能力.
- 可光固化和3D打印的特性克服了以前导电水凝的局限性.
- 该平台具有推动生物机械研究和人机交互的巨大潜力.
