具有高强度、韧性和导电性等功能的水凝胶在软机器人、可穿戴设备和人机界面等领域的应用越来越广泛。天然的生物材料，如人体肌肉，具有强大的功能(刺激反应能力和自愈能力)和优异的力学性能。因此，向自然学习可以为当代科技挑战提供许多有远见的解决方案。Hofmeister效应是指盐离子对蛋白质溶液具有沉淀作用的天然现象，受此启发已有部分工作制备了高机械性能的水凝胶，但是兼具机械性能和功能性的水凝胶的设计制备依然是一项挑战。
为解决上述挑战，近日，成都大学高等研究院的魏竟江特聘研究员/王清远教授团队与山东大学材料科学与工程学院的曾志辉教授和武汉理工大学的傅正义院士合作在Composites Part A-Applied Science and Manufacturing上发表了题为“Hofmeister Effect-Inspired Ti3C2Tx MXene-Based Robust, Multifunctional Hydrogels”的论文。在本文中，受Hofmeister效应的启发，利用冷冻和盐析方法的协同作用，结合过渡金属碳化物/氮化物(MXene)和聚乙烯醇(PVA)制备出了具有良好的机械强度、韧性和高导电性的水凝胶，并作为多功能应变传感器（实时监测肢体运动、柔性书写键盘、水下摩斯密码传输器）来应用。此外，高导电性的MXene与富水多孔结构、充足的MXene-PVA界面协同作用，使得该水凝胶在厚度为1.5-8.5 mm时具有43-93 dB的可控高电磁干扰屏蔽效能。该工作简便、可扩展的制备方法设计出的坚固、超柔性和导电的多功能水凝胶，可用于物联网、下一代可穿戴电子产品、电磁保护和智能设备。
本文要点：
1）利用Hofmeister效应启示制备了兼具高强度、韧性和导电性的MXene/PVA复合水凝胶。
2）MXene/PVA导电水凝胶具有良好的电导率和应变灵敏度，展示出实时监测肢体运动和作为柔性书写键盘的能力。
3）利用MXene/PVA复合水凝胶制备而成的柔性可穿戴应变传感器可作为水下摩斯密码传输器来应用，通过简单的手指弯曲动作可实时传输“SOS”和“HELP”等信号。
4）复合水凝胶中MXene、PVA、水和孔隙结构的协同作用产生了良好的电磁干扰(EMI)屏蔽性能，可以保护电子设备和人体免受电磁干扰或辐射。
论文第一作者为成都大学高等研究院的魏竟江特聘研究员，论文共同通讯作者分别为成都大学王清远校长、山东大学曾志辉教授、武汉理工大学傅正义院士。该研究得到国家自然科学基金、成都大学引进人才科研启动基金的资助。
论文链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359835X23002026
