浙江农林大学考研，浙江农林大学考研分数线
智能探测木材凝胶在新一代绿色离电子器件包括农业传感、生物运动电子系统、人机互动界面、生理信号监测、水下探测等领域，具有广泛应用前景。但其矢量性、机械性能、检测下限、灵敏度、响应线性、可穿戴性、形貌自适应性、界面可粘附性等性能均需要系统调控，以实现特异环境适用的高性能机械感受木质凝胶系列材料研发。鉴于此，浙江农林大学生物质仿生智能研究室沈晓萍副教授就木质凝胶结构和性能调控及其智能机械感受机理等方面作了深入研究，并取得进展。
相关研究工作以综述形式总结发表于Advanced Functional Materials, 2023, DOI: 10.1002/adfm.202214317，通讯作者为美国得克萨斯理工大学Julia L. Shamshina助理教授、美国阿拉巴马大学Robin D. Rogers教授和浙江农林大学孙庆丰教授。论文深入阐释了木基凝胶机械波感受器的原理、应用及展望，条分缕析木基凝胶在解决机械波感受器微力区间感应性差、感应限域窄、柔性差、矢量性缺失、线性差等问题中的作用，以及在生理信号监测、人机互动界面的声控、无接触控制、水波探测、水下声呐等领域的应用拓展和展望，为新一代木质离电子器件的仿生构建和应用拓展提供了理论基础和技术支撑。
1、各向异性机械波感应研究
利用木材天然的有序结构仿生骨骼肌，在木材微米级孔中（15-70 μm管胞通道、25-400 μm导管直径）原位限域聚合纳米孔级（50-300 nm）聚电解质水凝胶，探明了各向异性木基水凝胶压容矢量感应机制，克服普通聚电解质水凝胶各向同性限制，实现对机械振动的矢量化监测，弦向和横向灵敏度差异最高可达24倍。相关工作发表在ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12: 43024-43031；Journal of Materials Chemistry C, 2020, 8: 5913-5922。
图a为木质凝胶和非木质凝胶的拉伸性能；图b为机械力相对于纹理方向对木质凝胶压缩性能的影响；图c为木质凝胶各向异性机理示意图
2、 介电性与机械波感应灵敏性关系研究
利用多孔木材作为离子通道，探究了木材纹理、含水率，以及离子种类和浓度对木基介电层介电性和应力感应性能的影响，揭示了木材调控介电性对机械波感应灵敏度的作用机制。惰性离子液体浸润木材的介电性提升10 2数量级，机械波感应灵敏度提升10 2数量级，且对温度灵敏。（Journal of Materials Chemistry C, 2020, 8: 16113-16120）。
图a为电解液对横切纹理木质介电层电容值的影响；图b为电解液对轴切纹理木质介电层电容值的影响；图c为横切木材纹理机械波感应灵敏度；图d为轴切木材纹理机械波感应灵敏度；图e为灵敏度和文献数值比较；图f为感应稳定性
3、弹性模量与机械波感应灵敏性关系研究
通过构建微米级壁厚、超高长径比等木质纤维微观形貌，解析了木质凝胶骨架的压缩回弹机制，研发了导电网络弹性模量的调控技术，调控范围宽至10 3-10 6 Pa，从而提升了复合木基压阻感应器对变幅机械波的感应灵敏度。（ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2020, 8: 7480-7488；Journal of Materials Chemistry C, 2021, 9: 12895-12903）
图a为单交联薄壁木质纤维水凝胶网络；图b为双交联厚壁木质纤维水凝胶网络；图c为复合压阻凝胶网络；图d为其元素映射图
4、导电网络自组装与机械波感应稳定性研究
利用衍生木质纤维纳米片的弱聚电解质特性，提出了导电网络自锚定、自组装效应，改善了复合凝胶的微结构匀质性，从而提升了智能材料对机械波的感受稳定性（>5000次测试）以及感应信噪比（提升3倍以上）。（ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13: 57725–57734；Advanced Materials Interfaces, 2022, 9: 2102047；Smart Materials and Structures, 2022, 31: 115012）
液态金属微球在木质纤维素纳米片上的自组装过程及其电化学阻抗
5、智能探测木质凝胶应用拓展
通过推进木质凝胶综合智能探测性能的优化，使其机械波感受性能呈现稳定高线性、宽频带、高灵敏、宽检测域和环境适应性，从而在多领域充分发挥其优势，例如用于运动姿势矫正的编织条（Journal of Materials Chemistry A, 2022, 10: 4300-4305）、用于监测人体呼吸的口罩、用于监测心脏活动的内衣贴片、用于睡眠和精神状态监测的表皮贴片（ACS Applied Materials & Interfaces, 2023, 15: 1903–1913）、用于智能识别和安全驾驶的汽车安全带、用于水下交流和安全监测的潜水装置（Carbohydrate Polymers, 2023, 306: 120541）等，以实现其实际智能探测应用和前沿科技引领作用。
水下智能探测应用场景（Advanced Functional Materials, 2023, DOI: 10.1002/adfm.202214317）
沈晓萍副教授介绍：
沈晓萍主要从事先进木质凝胶材料的仿生构建关键技术研发和应用拓展。近5年承担了国家自然科学基金、国家科技部重点研发计划任务、浙江省自然科学基金等项目；先后入选了中国科协青年托举人才（2018年度）、江苏省科技副总（2021年度）、扬州市绿杨金凤计划创新创业人才（2022年度）。发表学术论文30余篇，SCI他引1000余次，其中，在《Adv. Funct. Mater.》、《J. Mater. Chem. A》、《Green Chem.》、《Carbohyd. Polym.》、《ACS Appl. Mater. Interfaces》等领域内有较高影响力的学术期刊发表影响因子10以上学术论文9篇；申请和授权国内外发明专利11件。
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来源：高分子科学前沿
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