东北大学医学与生物信息工程学院田野团队在柔性传感与制动研究中取得多项重要进展，在国际知名期刊发表系列论文10篇，其中1篇被Advanced Functional Materials （影响因子: 19.0）录用，2篇被Nano-Micro Letters（影响因子: 26.6）录用，3篇被Chemical Engineering Journal （影响因子15.1）录用，1篇被Small（影响因子13.3）录用，1篇被Journal of Materials Chemistry A（影响因子14.511）录用，1篇被ACS Applied Materials & Interfaces（影响因子10.383）录用，1篇被International Journal of Biological Macromolecules（影响因子8.2）录用。
1. 田野团队制备了一种受芦荟启发的具有特殊结构的水凝胶压力传感器S-PPA。S-PPA水凝胶传感器具有高抗损伤能力、优异的压力灵敏度、抑菌性能和高保水性。利用S-PPA水凝胶传感器优异的压力灵敏度，与无线蓝牙、Python等智能技术相结合，实现了多梯度智能压力控制、肌肉评估和训练系统，同时实现对肌肉控制力的实时观察和评估。S-PPA水凝胶传感器与人工智能等智能技术相结合，为人体肌肉康复和生物医学工程等领域提供新的思路。该成果以“Aloe Inspired Special Structure Hydrogel Pressure Sensor for Real-time Human-Computer Interaction and Muscle Rehabilitation System”为题发表在Advanced Functional Materials期刊上，博士生刘若楠为第一作者，田野副教授为通讯作者。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202308175
2. 田野团队提出了一种简单而有效的亲水性差异方法，制备了一种受生物启发的多功能自感知驱动梯度水凝胶。它具有超快速致动和高灵敏度传感的能力，通过结合物联网技术构建了近红外刺激-自感知水凝胶致动器-蓝牙交互机械手的远程控制系统，进而实现了软硬机器人之间的远程交互。该多功能自感知驱动梯度水凝胶为先进体感材料、自反馈智能软机器人和人机交互柔性电子提供了新的见解。该成果以“Bioinspired Multifunctional Self-Sensing Actuated Gradient Hydrogel for Soft-Hard Robot Remote Interaction”为题发表在Nano-Micro Letters期刊上，并被选为封面文章，博士生刘赫为第一作者，田野副教授为通讯作者。
https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-023-01287-z
3.田野团队采用全新的制备工艺开发了一种受皮肤启发的超强韧电子皮肤，其具有可调的机械性能、优异的导电性、抗菌性和紫外线防护等多种特性。该电子皮肤不仅可以监测人体日常生理活动，而且还可以用于复杂的水下活动监测和信息加密/解密。另外，基于该电子皮肤还创建了一套完整的手指关节康复训练系统，该系统具有交互式界面，可以动态呈现用户的健康状况。该多功能超强韧电子皮肤将对未来的新型康复医学、人机交互、VR/AR和元宇宙等领域具有重要意义。该成果以“Skin-inspired ultra-tough supramolecular multifunctional hydrogel electronic skin for human-machine interaction”为题发表在Nano-Micro Letters期刊上，并被选为封面文章，入选ESI高被引论文，硕士生陈坤为第一作者，田野副教授为通讯作者。
https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-023-01084-8
4.田野团队总结了仿生梯度结构软致动器的最新进展。首先，简要介绍了梯度结构软致动器的合成材料。然后，重点总结比较了5种梯度结构软致动器的形成机制。接下来，介绍了梯度结构软致动器的代表性应用。最后，讨论了该领域现有的挑战和未来的前景。该研究为仿生梯度结构软致动器的设计和集成先进材料领域提供了指导。该工作以“Bioinspired gradient structured soft actuators: From fabrication to application”为题发表在Chemical Engineering Journal期刊上，入选ESI高被引论文，博士生刘赫为第一作者，田野副教授为通讯作者。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723006976?via%3Dihub
5.田野团队提出了一种创新的抗冻蛋白和氯化钠掺杂的双网络水凝胶柔性传感器。该水凝胶柔性传感器具有优异的抗冻能力，高透明度，超拉伸性，对金属，玻璃和塑料具有良好的粘附性能，高导电性，高灵敏度，对皮肤无刺激。该水凝胶柔性传感器可用于人体运动监测和基于手套的人机交互系统的智能控制。此外，基于这种水凝胶柔性传感器，成功地开发了一个远距离实时信息传输的交互式系统。该水凝胶柔性传感器在健康管理监测、物联网技术、人机交互等领域具有重要应用价值。该工作以“Antifreeze protein-based ultrastretchable and highly sensitive hydrogel for human-machine interaction”为题发表在Chemical Engineering Journal 期刊上，硕士生付志伟为第一作者，田野副教授为通讯作者。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724022629
6.田野团队根据抑制冰结晶和抑制冰成核的防冻机理对防冻水凝胶柔性传感器进行了系统分类和总结，详细阐述了防冻水凝胶传感中具有代表性的防冻剂以及相应的制备方法。同时，详细介绍了防冻水凝胶传感器的主要性质。此外，还重点介绍了防冻水凝胶传感器在可穿戴人机交互中的代表性应用，包括医疗保健、触摸监控和智能控制。最后，概述了该领域目前面临的关键挑战以及对未来趋势的展望。该工作以“Anti-freeze Hydrogel-based Sensors for Intelligent Wearable Human-Machine Interaction”为题发表在Chemical Engineering Journal 期刊上，硕士生付志伟为第一作者，田野副教授为通讯作者。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724000111
7.田野团队制备了一种湿度自适应水凝胶传感器PBLL。此水凝胶传感器具有良好的防冻性能、高导电性、高灵敏度、抑菌性、生物相容性及保水性能。本研究将PBLL水凝胶传感器与无线传输和物联网技术协同集成，实现了运动分析和康复评估的人机交互系统，能为用户提供实时数据和交互式体验。PBLL水凝胶传感器在医疗康复、物联网、人工智能等领域显示出巨大的应用潜力。该成果以“Humidity Adaptive Antifreeze Hydrogel Sensor for Intelligent Control and Human-Computer Interaction”为题发表在Small期刊上，博士生刘若楠为第一作者，田野副教授为通讯作者。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202308092
8.田野团队采用一种简单通用的方法制备了一种具有超快速热响应驱动和超高导电性的章鱼触手型多功能梯度水凝胶。该水凝胶具有超快的驱动能力、超高的导电性、较高的灵敏度和较强的抗菌性能。利用这些优异的性能，将水凝胶组装成软致动器(夹持器和千斤顶)，其中夹持器可以在8秒和1秒内分别牢牢地抓住和释放目标物体。其次，将水凝胶用作可穿戴电子设备，可以精确检测人体运动和生理信号。最后，结合高致动性和导电性，实现了智能电路开关。该多功能水凝胶为智能生物材料、软机器人和柔性传感器提供了有前途的机会。该成果以“Multifunctional gradient hydrogel with ultrafast thermo-responsive actuation and ultrahigh conductivity”为题发表在Journal of Materials Chemistry A期刊上，并被选为封面文章，博士生刘赫为第一作者，田野副教授为通讯作者。
图8.封面：章鱼触角激发的多功能梯度水凝胶自感知制动器
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ta/d2ta05770k
9.田野团队通过冷冻交联和离子螯合，仅利用聚乙烯醇、聚丙烯酸钠和CaCl2这三种成分制备了一种导电水凝胶传感器PPC。由于独特的离子簇网状结构，PPC水凝胶传感器在不添加高导电性材料的情况下，具有约5.2 S/m的高导电性和优异的应变传感性能。PPC水凝胶传感器在冰冻和水下条件下也能保持导电性，并在水下环境中抗膨胀，使其能够在水下长时间使用(超过15天)。PPC水凝胶应变传感器可作为柔性电极用于心电图(ECG)和肌电图(EMG)检查，并灵敏地监测人体活动以及识别笔迹。此外，还设计了一个基于python的可视化程序，结合PPC水凝胶传感器阵列来实现用于远程物联网监测的压力传感数字图像映射。PPC水凝胶传感器作为一种柔性生物安全传感器，在智能传感、物联网甚至物联网系统等领域具有潜在的应用前景。该成果以“High Performance Conductive Hydrogel for Strain Sensing Applications and Digital Image Mapping”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上，博士生刘若楠为第一作者，田野副教授为通讯作者。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c15669
10.田野团队设计并制备了一种具有高导电性、高灵敏度、可回收性的果胶多糖水凝胶柔性传感器PPTP。PPTP水凝胶传感器由纯物理交联制备而成，更加符合绿色可持续的要求。PPTP水凝胶传感器不仅可以用于运动检测，而且还可以用于与摩斯密码和无线蓝牙技术相结合，实现信息的便携式加密传输。PPTP水凝胶传感器的优异性能为健康监测，信息传输等领域的柔性传感器提供新的思路。该成果以“Tough, high conductivity pectin polysaccharide-based hydrogel for strain sensing and real-time information transmission”为题发表在International Journal of Biological Macromolecules期刊上，硕士生刘依莹为第一作者，田野副教授为通讯作者。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813023056568
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