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基于桃胶多糖/聚离子液体水凝胶可穿戴传感器用于人体健康监测

申报人：张锦吟 申报日期：2025-01-03

基本情况

2025年批次
基于桃胶多糖/聚离子液体水凝胶可穿戴传感器用于人体健康监测 学生申报
创新训练项目
工学
材料类
学生自主选题
一年期
制备兼具良好的力学性能，优异的传感灵敏性和自修复性的导电水凝胶成为传感器研究的新趋势。本研究将利用天然多糖的生物相容性和聚离子液体的优异电导性，构建了一种具有良好机械性能和电学特性离子导电水凝胶。天然桃胶是桃树因机械损伤或微生物攻击而分泌的一种渗出物，主要由阿拉伯半乳聚糖型多糖组成，具有高分子量（>103kDa）和高度支化的分子结构，拥有丰富羟基和羧基，可以提供大量的交联位点，且具有很高的粘附强度。纳米纤维素是从自然界最丰富的纤维素中获得的纳米粒子，具有高比表面积、大长径比等优点，可以提高水凝胶机械强度。硼酸能够与1,2-二醇或1,3-二醇在碱性环境下可逆地形成环状硼酸酯键，具有构筑简单、生物相容性和pH响应性良好等优点，是用于自愈合材料中动态系统的有效结构。在该项目中，我们将合成不同成分比例的桃胶多糖和聚离子液体复合水凝胶，优化其物理化学性质，提升其对生理信号(如心率、肌电信号和皮肤温度等)的响应灵敏度和准确性，确保其在拉伸和弯曲等机械变形条件下仍能保持稳定的传感性能。
无
1.国家自然科学青年基金（52003064）：二维光热共轭聚合物双交联温敏凝胶用于乳腺癌术后防复发-促再生研究（2021.01-2023.12）（主持结题）；
2.广西自然科学基金面上项目（2021GXNSFAA075016）：基于双重动态交联仿生构筑NIR光响应温敏凝胶用于术后抗乳腺癌研究（2021.04-2024.03）（主持结题）；
3.广西自然科学基金面上项目（2020GXNSFAA159009）：聚多巴胺超分子水凝胶的构筑及其光热/化学动力学治疗联合抗肿瘤研究（2020.07-2023.07）（主持结题）；
4..广西自然科学青年基金（2016GXNSFBA380009）：层层自组装法构筑剑麻基阻燃复合材料SFMC(POSS/PA)n及性能研究，2016/09-2019/08（主持结题）。 
指导教师对本项目的申请、方案设计、项目可行性分析等提供全方位指导和支持。
国家级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
张锦吟 材料科学与工程学院 高分子材料与工程 2023 负责人
梁彩君 材料科学与工程学院 高分子材料与工程（创新班） 2023 组员
王禹迪 材料科学与工程学院 高分子材料与工程 2023 组员
滕佳珍 材料科学与工程学院 高分子材料与工程 2023 组员

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
刘婵娟 材料科学与工程学院 否

立项依据

   近年来，人工智能的快速发展推动了可拉伸和柔性电子产品的发展。水凝胶的潜在应用和发展也正在从细胞或组织支架、药物或基因递送载体和伤口敷料等传统领域向可穿戴设备领域、电子皮肤、软机器人和人工智能传感器等新兴领域转变。柔性压力和应变传感器在可穿戴和可植入设备、软机器人和人造皮肤中具有巨大的应用潜力。与基于填料和弹性体复合材料的柔性应力应变传感器相比，导电水凝胶因其出色的生物相容性、高含水量和与天然软组织的分子相似性而成为有前途的候选材料。导电水凝胶大致可分为电子导电水凝胶和离子导电水凝胶。通过将导电材料结合到水凝胶基质中，水凝胶可以导电并适合直接用作应变传感器的传感材料。迄今为止，各种导电材料，例如导电聚合物、金属纳米颗粒或纳米线、液态金属、MXenes和碳基微纳米材料等电解质，已嵌入水凝胶基质中以制备导电水凝胶。通过增加导电材料的量或在导电聚合物中掺杂，水凝胶的导电性通常得到改善。导电水凝胶可以结合导电材料与水凝胶的独特优势，并表现出良好的电子性能、可调节的机械柔韧性和易于加工等特点，这使得导电水凝胶在制备具有不同应用的应变传感器方面具有巨大的潜力。
天然多糖是由生物体合成的生物大分子，广泛存在于细胞壁、细胞内及细胞间，是生命活动的必需组分之一。自然界中广泛存在的天然多糖包括纤维素、甲壳素、壳聚糖、海藻酸钠、淀粉及其衍生物等。凭借优异的生物相容性、生物可降解性和无毒性等优点，天然多糖在水凝胶领域已经得到了非常广泛的应用，并且由于分子结构的不同，使用不同天然多糖制备而成的水凝胶材料可呈现各异的性能，以满足不同环境下的使用要求。
在日常活动中，有足够的机械性能承受拉伸和压缩对于可穿戴柔性传感器也至关重要。强度不够的机械性能可能会影响水凝胶信号检测的过程产生破损，影响其使用寿命。纳米纤维素是一种天然衍生的聚合物，具有生物相容性，亲水性，显著的表面积和高纵横比的特性，是非常有兴趣作为水凝胶的增强纳米层。由于具有多个羟基，CNC不仅能够分散在水溶液中，而且还可以与亲水性聚合物有效地相互作用，从而提高水凝胶的交联密度并减小其孔径此外，由于CNC的一维类杆结构和相对较高的纵横比，它不会限制水凝胶的拉伸性。因此，CNC作为传感器的纳米增强材料是很有前途的。
综上，受自然界生物材料的启发，以具有良好生物相容性和可生物降解性的天然多糖为水凝胶基质，构建强韧的水凝胶骨架。利用多糖分子上丰富的活性位点为氢键和可逆共价键的形成提供有利环境，赋予水凝胶优异的力学性能和自修复性。首先，从天然桃胶中提取桃胶多糖并接枝双键，然后设计了一种新型苯硼酸离子液体（PBA-IL），随后，在CNFs的存在下，通过丙烯酰胺（AM）和PBA-IL的一步聚合法，制备了一种具有半互穿网络的离子导电自修复水凝胶（PAM/PBA-IL/CNF/PGMA）。通过SEM、FT-IR、XPS等方法对水凝胶的形貌和结构进行分析。并对该离子导电自修复水凝胶的机械性能、流变性、自修复性能、粘附性能、导电性、传感性能进行分析和表征。最后，将其贴在人体不同部位，研究了其作为可穿戴传感器的性能和应用潜力。这种新型的多糖基水凝胶有望为多功能水凝胶柔性传感器的发展提供一种新思路，解决高自修复率、生物相容性、良好力学性能和优异电导率无法兼得的问题.
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图1.技术路线
Fig.1. Technical route 
桃胶具有丰富的羟基，它可以与苯硼酸官能团形成此类动态硼酸酯键，纤维素作为增强，提高水凝胶机械性能。首先，通过4-（溴甲基）苯基硼酸和1-乙烯基咪唑的烷基化反应设计了一种新型苯硼酸离子液体（PBA-IL）。在CNFs的存在下，将苯硼酸离子液体PBA-IL，丙烯酰胺（AM），接枝双键的桃胶通过一步聚合制备了具有半互穿网络的离子导电水凝胶（PAM/PBA-IL/CNF/PGMA）。水凝胶内部中的PAM/PBA-IL无规共聚物与PGMA链以及CNF链之间可形成动态硼酸酯，从而实现网络破坏后的动态重建和自主修复。对PAM/PBA-IL/CNF/PGMA水凝胶的化学结构、物理形貌进行测定和表征。并测试了PAM/PBA-IL/CNF/PGMA的机械性能、流变学、自修复性能、粘附性能、导电性能和传感性能。最后，对自修复导电水凝胶在自修复前后对人体传感性能进行了探究，内容如下：
1.桃胶多糖的提取以及接枝双键
（1）桃胶提取：将干桃胶粗胶浸泡在水中24 h，得到含有肿胀胶质的溶液。然后通过添加NaOH溶液，将溶液的pH值调节至12，然后加入3 mL H2O2。该混合物在加热条件下持续搅拌一定时间，产生桃胶水解产物。随后，所得产物经过离心、透析和冻干，得到纯净的水解桃胶。
图2桃胶提取流程
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Fig.2 Peach gum extraction process
通过红外和XRD 对其进行测试
将一定量桃胶混合到PBS中并加热至55℃。然后将甲基丙烯酸缩水甘油酯（MA）加入混合物中，连续搅拌一定时间。为了终止反应，再加入预热的PBS溶液，并再搅拌一定时间。然后进行透析，最终通过冷冻干燥工艺分离纯化的 GelMA。
通过红外表征，证明其接枝双键。
2.纳米纤维素的提取
（1）纳米纤维素的制备：通过原始的剑麻纤维，干燥后使用NaOH/Na2S进行预处理、NaClO2/CH3COOH漂白、高速均质机剪切、离心提取CNF，简单流程如下：
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图3剑麻纤维素提取流程
Fig.3 Sisal cellulose extraction process
(2) 通过透射电镜表征其形貌
3.苯硼酸离子液体（PBA-IL）的制备
将4-溴甲基苯硼酸溶解于乙酸乙酯中，随后将1-乙烯基咪唑添加到上述溶液。将混合溶液在70摄氏度，通N2反应24h。反应结束后，用一定量的乙酸乙酯洗涤去除未反应物质后，得到淡黄色固体，随后将其置于真空箱中干燥，得到PBA-IL单体。
（1）苯硼酸离子液体（PBA-IL）的制备：
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图4苯硼酸离子液体的合成
Fig.4 Synthesis of phenylboronic acid ionic liquids
（2）通过核磁以及红外表征其结构
3. PAM/PBA-IL/CNF/PGMA水凝胶的构筑
在纳米纤维素（CNF）的存在下，通过一步法，将接枝双键的桃胶（PGMA），新型苯硼酸离子液体单体（PBA-IL），丙烯酰胺(AM)，进行聚合，制备了一种具有半互穿网络的离子导电自修复水凝胶。
（1）设计和制备的 PBA-IL具有多功能性:（i）苯硼酸基团与顺式二醇反应形成动态硼酸酯；（ii）咪唑盐的结构增加了水凝胶的离子电导率，并与水凝胶体系中的其他组分产生氢键和静电相互作用；（iii）咪唑阳离子中的乙烯基可促进水凝胶网络中多功能单体的强键合。
（2）CNFs提高水凝胶力学性能：CNFs通过物理缠结以及与水凝胶中其他组分产生氢键增强水凝胶力学性能。
（3）超支化的桃胶接枝双键，聚合后会形成更为复杂的互穿网络，且其链上的羟基可以与苯硼酸离子液体通过硼酸酯动态共价键结合。
（4）由于水凝胶内部存在多种动态共价键（硼酸酯可逆共价键）和非共价键(氢键和离子相互作用)的协同作用，PAM/PBA-IL/CNF/PGMA水凝胶表现出优异的电气和机械性能，包括超拉伸性、高断裂应力、韧性、自修复性、以及对木材、陶瓷和人体皮肤的可逆粘附性。
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图5水凝胶骨架示意图
Fig.8 Schematic diagram of the hydrogel skeleton 
智能可穿戴设备越来越多地广泛用于人类日常生活中，例如人体运动检测[1]、健康指标[2]，人机界面[3]，超级电容器[4]和软触摸面板[5]等。智能设备的可穿戴性提高了对机械性能的需求，例如弯曲、拉伸、折叠[6]。传统的刚性传感器通常由弹性基板和导电填料组成[7]，存在拉伸性有限、变形恢复速度慢、变形恢复率低，信号传输不准确和不及时等缺点。水凝胶具有富含水的三维（3D）网络结构，因其与生物组织的相似性、自适应性和可调节弹性模量成为一种有吸引力的材料[8]。水凝胶的柔软性和柔韧性可以最大限度地减少与生物组织的机械失配，这对于可穿戴电子设备来说是非常理想的。从材料的角度来看，水凝胶是一种由亲水性聚合物组成的粘弹性材料，具有3D网络，根据不同的键合方式可以分为化学和物理交联。水凝胶可以吸附和保留大量的水，在生物医学[9]、机电工程[10]和环境领域[11]被广泛使用，然而，纯水凝胶通常太软和易碎，无法用于软驱动、可穿戴电子设备和组织工程[12]。为了解决这些缺点，人们不断努力通过构建双网络或引入纳米材料来赋予水凝胶增强的机械性能。
提高水凝胶导电性的主要策略有两种。第一种方法涉及用导电纳米颗粒掺杂[13]，例如碳纳米管[14]、Mxene和银纳米线[15]，以及本征导电聚合物（聚噻吩、聚苯胺）[16]。Wang 等人[17]从 Mxene、AA（丙烯酸）和 AM（丙烯酰胺）单体合成了半互穿网络（semi-IPN）水凝胶，在室温下储存30天，所得水凝胶保持了优异的应变响应和柔韧性。然而，添加高刚度填料可能会限制聚合物链的运动，从而导致机械强度降低。第二种方法是将无机盐离子（NaCl和LiCl等）掺入水凝胶基质中。在电场的刺激下，自由离子沿方向移动，从而获得优异的导电性。此外，盐离子不仅可以打破水分子之间的氢键，起到抗冻作用，还可以通过离子增溶与水分子产生很强的相互作用，减少水分蒸发。例如，Di[18]等人制备了一种物理交联离子导电水凝胶，由于存在许多自由移动的离子（Li+、Na+和Cl-），水凝胶在较宽的温度范围下具有优异的可拉伸性能（680%）和高灵敏度（GF=3.12）。然而，这些报道的导电水凝胶大多在长期使用过程中会损坏，导致结构破损，严重影响水凝胶传感器的稳定性。此外，由于它们是接触皮肤的可穿戴设备，因此需要考虑水凝胶的生物相容性。目前，制备具有多种功能集成的水凝胶仍然存在多种问题。因此，迫切需要进一步开发具有优异机械性能和组织粘附性的导电水凝胶。
离子导电水凝胶（ICH）是一类具有3D网络的先进材料，可提供高效的离子传输通道，并已显示出许多优势，例如独立的离子导电性、生物相容性和可调的机械性能[19]。特别是，与传统的“硬”电子导体不同，这些准固体ICH不仅表现出类似于生物组织固有的高拉伸性和柔韧性，而且在高度可逆变形期间在很大程度上保持稳定的导电性，使其成为可穿戴传感器的有希望的候选者。在最近的研究中，已经开发了基于互穿聚合物网络和双网络的ICH来制备机械性能优异的水凝胶，这些水凝胶在高性能传感器中显示出巨大的前景。
聚离子液体(Poly(ionic liquid)s)是指具有离子液体结构单元，且兼具小分子离子液体和高分子聚合物性质的一类离子型聚合物[20]。聚离子液体共有优异的电化学性能[21]、热力学性[22]、能催化性能[23]和抗菌性能[24]，且分子结构可设计性强，制备改性灵活简易，在高分了化学、催化合成、绿色能源、抗菌材料、智能传感等领域表现出广泛的用价值。
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图6常见离子液体的阳离于种类及其化学结构
Fig.6 Anion types and chemical structures of common ionic liquids
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图7. 常见离子液体的阳离子种类及其化学结构
Fig.7Types of cations and their chemical structures of common ionic liquids
纤维素是生物界最丰富的可再生有机材料，其年产量约有几百亿吨，其中33%存在于植物中也分布在藻类、菌类、无脊椎动物、海洋生物(被囊类动物)和变形虫(原生动物)[25]。常见纳米纤维有三种类型，即细菌纳米纤维素，纤维素纳米晶和纤维素纳米纤维。随着当今世界科学与技术发展趋于使用可再生和更环保的原材料以及符合可持续发展的生产过程，纤维素因其独特的分子结构、良好的生物相容性和环境友好型而成为热门研究内容。纤维素是一种以β-D毗喃葡萄糖为重复单元通过共价键β-1,4糖苷键(C-O-C)连接组成的线性多糖。为了满足糖苷键的键角，每相邻的两个脱水葡萄糖环要在平面内旋转180°，两个相邻的结构单元定义为纤维二糖。此外每个纤维素链是不对称的，分子链一端是非还原性末端，另一端因C1苷羟基具有醛基的性质而被称为还原性末端。
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图8 用天然木材生产 CNF 的示意图
Fig.8 Schematic illustration of the production of CNFs from natural wood
桃胶（peach gum，PG）系桃树、山桃等蔷薇科植物的果树皮上因受机械损伤（如切伤、虫咬等）或致病后分泌出的用以保护自身生长的胶质半透明物质，是树胶的一种[26]。原桃胶的主要成分为多糖，含有少量的蛋白质和杂质等。桃胶多糖是一种酸性多糖，由半乳糖（42%），阿拉伯糖（36-37%），糖醛酸（7-13%），木糖（7%）和甘露糖（2%）组成。由于桃树遍布世界各地，天然桃胶的来源非常丰富。仅以中国为例，桃胶的年产量可高达100亿吨。然而，到目前为止，桃胶只得到了一小部分的利用，桃胶资源的浪费仍然很严重。原桃胶固有的缺陷，如难以溶解，化学稳定性和热稳定性差等，严重制约了其在工业上的应用，而经过水解或改性等工序处理后得到的商品桃胶则具有良好的水溶性和适当粘度，具备工业应用价值。近十年来，随着粗 PG 水解制备水溶性桃胶多糖（PGP）技术的发展，PGP 的研究引起了越来越多的兴趣[27]。PGP 的结构分析和性能研究取得了令人瞩目的进展。此外，PGP 的应用也从制药领域扩展到其他领域，如食品工业、吸附材料、功能碳材料、粘合剂、凝胶材料等。 
1. 我国桃胶资源十分丰富，但只有很少部分桃胶被收集和利用起来，且收集的桃胶主要是食用和中药用，被应用在工业生产领域中的只占极少比例，因此，桃胶资源浪费非常严重，其潜在的应用优势还远未开发出来。由于桃胶多糖的结构组成、化学成分及物理化学性质可近乎比得上阿拉伯胶，这决定了桃胶多糖具备有阿拉伯胶相似的功能，因此，需要加大力度开发桃胶来减轻阿拉伯胶带来的市场压力。
2. 剑麻是广西省的特色优势资源，也是农业农村部鼓励重点发展的热区特色作物之一，发展潜力巨大。近年来，绿色环保、环境友好型材料的应用成为当今社会发展的趋势，由剑麻制成的纳米纤维素因其独特的化学结构，高比强度、高比模量、低密度、低热膨胀系数、生物相容性、可再生和可降解等优异性能，在纳米复合材料领域应用广泛。
3. 苯硼酸作为硼酸的一种芳香族衍生物，可以和类含有顺式二醇结构的化合物，在一定条件下形成动态硼酸酯共价键。 由于这种共价键自身特殊的动态性，使得基于硼酸酯键的材料具备独特的PH响应性和自愈合性。 
技术路线：
桃胶多糖的提取以及接枝双键
将6 g干桃胶粗胶浸泡在100 mL水中24 h，得到含有肿胀胶质的溶液。然后通过添加1M NaOH将溶液的pH值调节至12，然后加入3 mL H2O2.该混合物在90 °C 下搅拌4、8、12和16小时不等持续时间，以产生不同的PGP水解产物。随后，所得产物经过离心、透析和浓缩过程，产生 12 wt% PGP 水溶液。
将10 g水解后的桃胶混合到100 ml PBS中并加热至55℃。接下来，将8 mL MA小心地加入混合物中，确保在2小时内连续搅拌。为了终止反应，再加入100 mL预热至 50℃的PBS，并将溶液再搅拌10分钟。然后，使用去离子水在 40℃下对混合物进行为期一周的透析过程，最终通过冷冻干燥工艺分离纯化的 PGMA。
苯硼酸离子液体（PBA-IL）的制备
将0.4297g PBA（2mmol）溶解于15mL乙酸乙酯中，随后，将0.226mL 1-乙烯基咪唑（2.5mmol）添加到上述溶液。将混合溶液在70℃，通N2反应24h。反应结束后，用一定量的乙酸乙酯洗涤去除未反应物质后，得到淡黄色固体，随后将其置于45℃真空箱中干燥12h，即得PBA-IL单体。
纳米纤维素的制备
首先将剑麻纤维进行水洗以除去表面杂质，80℃烘干12h后待用。然后称取10g干燥的剑麻纤维放到水热反应釜中，加入100mL的1mmol/L盐酸溶液，于165℃反应45min。反应后将预水解的剑麻纤维水洗至无色并挤压干水分，再将其放入盛有4gNaOH、4gNa2S·9H2O和100mL水的反应釜中进行碱煮，170℃反应2h，反应后抽滤、洗涤至颜色不变待用。最后将上述处理后的剑麻纤维与325mL的含有3.35g亚氯酸钠和2.5mL乙酸的混合液一起加入到三口烧瓶中，在75℃反应2h，反应结束后产物经洗涤、抽滤、干燥即得。
硫酸溶液（60ml，64wt%）倒入装有5.0g烘干的竹纤维的三口烧瓶中，将装有混合物的三口烧瓶放入数显恒温水浴锅（45℃）中机械搅拌（400pm）45min。往三口烧瓶中加入过量蒸馏水（600mL）停止搅拌使水解反应终止得到纤维素浆。然后纤维素浆经过一次离心洗涤（11000pm，5min）除去上层酸液，收集底部沉淀后加入过量蒸馏水后用超声波细胞粉碎机（720W）超声2min，最后纤维素浆倒入透析袋中透析至中性。透析后，纤维素浆经2次离心洗涤（11000rpm，5min），收集上层泛蓝光的液体即为纳米纤维素悬浮液。使用SEM观察CNF的形貌。
PAM/PBA-IL/CNF/PGMA水凝胶的构筑
PAM/PBA-IL/CNF/PGMA 水凝胶在室温下通过一步法合成，无任何其他外部刺激。具体而言，将AM粉末（0.5g）、PBA-IL（0.125g）、PGMA（0.12g）CNF悬浮液（1.06 g，1.2 wt%）、MBA溶液（25 μL，2 wt%）、APS（0.0125 g）、TEMED（10 μL）和去离子水（0.86 g）加入烧杯中，然后在环境温度下磁力搅拌15 min，直到化学品完全溶解，形成均匀的混合物溶液。然后，将混合物倒入PTFE模具中，以获得 PAM/PBA-IL/CNF/PGMA水凝胶。
力学性能测试
试验使用电子万能试验机(MTS System, CMT2202)进行测试。对样品的力学性能进行测试，模式为薄膜拉伸。将样品制成矩形形状，尺寸为 30 mm×10 mm×1 mm，在样品表面涂上一层甘油防止拉伸过程中水分蒸发，以 50 mm/min 的加载速率用于拉伸，测试温度控制在 25 ℃。每个样品测试3次，并使用平均值作为结果。
电性能测试
采用四探针电阻测试仪测试样品的电导率以评价其导电性。电子万能试验机(MTS System, CMT2202)、数字万用表和 CHI760E型电化学工作站测量样品的相对电阻变化。将样品制成矩形形状，尺寸为 35 mm×10 mm×1 mm，在样品表面涂上一层甘油防止拉伸过程中水分蒸发，以 50 mm/min的加载速率用于拉伸，测试温度控制在 25 ℃，同时样品两人体运动传感测试端以导线与电化学工作站相连。相对电阻变化使用以下方程计算：
ΔR/R0=(R-R0)/R0×100%
其中 R0和R分别是没有和施加应变的样品的电阻。由此产生的相对电阻变
化 ΔR/R0与拉伸应变 ε 的比值用于计算 GF，使用以下方程计算：
GF=(ΔR/R0)/ε
人体运动传感测试
采用 CHI760E 型电化学工作站（辰华，中国）测试样品的人体运动传感性能。通过用医用胶带将样品固定在人体手指、手腕、手肘、膝盖和脸颊等部位，两端用铜胶带连接至电化学工作站进行监测。样品被制成矩形形状，尺寸为 35mm×10mm×1mm。
人体电信号测试
将水凝胶电极佩戴在志愿者的身上，用于非侵入性检测人体生理信号。使用多通道生物信号采集和处理系统 （RM6240CD，中国成都仪器厂）检测心电图 （ECG） 和肌电图 （EMG） 信号。
心电图在 1000 Hz 时的灵敏度为 1.5 mV，而 EMG 在 5000 Hz 时的灵敏度为 5 mV
拟解决的问题：常见的水凝胶柔性传感器具有拉伸强度低，较窄的检测范围，耐久差的缺点；特别是在大变形时其导电性会发生不可逆的劣化，这严重限制了它们的进一步应用。因此，我们需要设计出具有可调的柔韧性、稳定导电性的多功能柔性传感器。
预期成果：本项目设计了一种新型多功能苯硼酸离子液体，通过其与CNF、AM、PGMA的一步共聚法，制备了一种具有自修复、导电、超拉伸、自粘附和透明的多功能离子导电水凝胶，可应用于可穿戴智能传感领域。预计发表学术论文1篇，并提交结题报告1份。 
2024年04月-2024年05月：阅读文献，整理确定实验方案；
2024年06月-2024年10月：进行水凝胶的制备；
2024年11月-2025年02月：进行相关的表征及测试；
2025年03月-2026年04月：整理数据，撰写论文，准备结题。 
 与本项目有关的研究积累和已取得的成绩
项目指导老师主要从事水凝胶方面的制备和性能研究，并取得较好的研究成果，为本项目的顺利开展起到较好的指导作用；指导教师主持国家自然科学基金项目1项，省部级项目3项，市厅级项目4项，参与国家级和省部级项目10余项；获国家发明专利授权3项，公开发表论文14余篇，为项目得顺利开展提供良好的研究基础；
指导教师具有丰富的大学生创新创业训练项目指导经验，已指导创新训练项目10余项，其中区级项目6项，并取得良好的效果，目前已发表论文5篇，以上成果的取得为新的创新创业项目提供较好的前期支撑；
目前，本团队已经查阅了大量与聚离子液体以及多功能导电水凝胶相关的中外文献和专利，对导电水凝胶的组成及制备有了较为深刻的认识。且本团队进行了凝胶的制备及性能研究前期探索研究，目前相关实验进展顺利。

 已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法
该项目依托单位为桂林理工大学材料科学与工程学院，拥有广西“有色金属及特色材料加工”省部共建国家重点实验室培育基地、“有色金属及材料加工新技术”教育部重点实验室、广西“光电材料与器件”自治区重点实验室等平台。目前，学院实验室已拥有用于本项目结构分析表征和性能测试的电化学工作站、静电计、四探针测试仪、透射电子显微镜（TEM）、场发射扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FT-IR）、热重分析仪（TGA）、差示扫描量热法（DSC）、X射线衍射仪（XRD）、流变仪等现有实验条件和检测设备，以上测试基本能保证本课题的顺利开展。 

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 20000.00 无 7500.00 12500.00
1. 业务费 10000.00 无 0.00 10000.00
（1）计算、分析、测试费 5000.00 无 0.00 5000.00
（2）能源动力费 0.00 无 0.00 0.00
（3）会议、差旅费 0.00 无 0.00 0.00
（4）文献检索费 0.00 无 0.00 0.00
（5）论文出版费 5000.00 论文发表版面费 0.00 5000.00
2. 仪器设备购置费 2500.00 仪器设备购置费 0.00 2500.00
3. 实验装置试制费 0.00 无 0.00 0.00
4. 材料费 7500.00 原材料及试剂购买 7500.00 0.00
结束

用户单位： 桂林理工大学        

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