导电水凝胶作为柔性电子器件，不仅具有独特的吸引力，而且满足了机械柔性和智能传感的基本需求。然而，如何赋予传统均相导电水凝胶和柔性传感器各向异性和宽的应用温度范围仍然是一个挑战。

鉴于此，吉林大学林权教授，Chun Shen，Yue Zhao报道了通过定向冷冻法，成功制备出一种各向异性的MXene导电水凝胶，其灵感来自肌肉的有序结构。

文章要点

1）研究人员将导电材料Ti₃AlC₂前驱体加工成MXene纳米片状，然后将生物相容性聚合物（聚乙烯醇，PVA）与ZnSO₄溶液混合。采用定向冻结法制备具有有序内取向结构的水凝胶，然后进行反复冻融过程，简称PMZn。为了进一步扩大导电水凝胶的工作条件，如高温失水和冰点以下冻结，将PMZn浸泡在二元溶剂中进行溶剂置换，得到PMZn-GL。

2）得益于MXene导电水凝胶的各向异性，其机械性能和电导率在特定方向均得到增强。通过溶剂替代，PMZn-GL水凝胶具有−36至25 °C的宽耐温范围。因此，这种肌肉启发的PMZn-GL水凝胶具有各向异性和耐低温性，可以作为可穿戴的柔性传感器。

3）传感信号通过无线技术进一步以图像的形式显示在手机上，图像会随着采集到的信号发生变化，实现运动检测。此外，多个柔性传感器还组装成3D传感器阵列，用于检测力或应变的大小和空间分布。

所开发的具有有序取向和各向异性的MXene导电水凝胶是一种极有应用前途的柔性传感器，在人机界面兼容和医学监测方面具有广阔的应用前景。

参考文献

Yubin Feng, et al, Muscle-Inspired MXene Conductive Hydrogels with Anisotropy and Low-Temperature Tolerance for Wearable Flexible Sensors and Arrays, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202105264

https://doi.org/10.1002/adfm.202105264