自组装纳米纤维水凝胶膜

皮肤般贴合，韧性超21 kJ/m²

通过生物仿生策略构建的超薄高强度水凝胶膜，兼具低初始刚度和高断裂韧性，能与3D器官表面无缝共形集成。

Sun, Mingze · 张贺 · He, Xingdao · Cui, Binbin · Huang, Hao · Li, Hao · 林原 · 张仕明 · Li, Z. · 史鹏 · 徐立之

National Science Review 2026

具体参数

膜厚

{'zh': '10', 'en': '10'} μm

拉伸强度

{'zh': '13.65', 'en': '13.65'} MPa

断裂韧性

{'zh': '21573', 'en': '21573'} J/m²

初始刚度

{'zh': '600', 'en': '600'} kPa

技术优势

超薄且牢不可破

膜厚仅10微米，却因纳米纤维网络的应变强化效应兼具13.65 MPa拉伸强度和21,573 J/m²断裂韧性，撕不破也拉不断。

如皮肤般柔软贴合

初始刚度低至600 kPa，柔软可拉伸，能够自适应地与大脑沟回或心脏曲面紧密贴合，避免微动损伤。

可集成多种电子功能

导电聚合物和晶圆级微电子传感器都能直接集成在膜上，实现多模态生理信号感知与电刺激，一膜多用。

应用场景

• 水凝胶生物电子：以超薄水凝胶膜代替传统厚膜基底，消除器件-组织界面微动，提升长期信号质量。
• 电子皮肤：10微米膜如皮肤般柔软共形，集成传感器可实时监测表皮生理信号而不影响日常活动。
• 脑机接口：超薄柔韧膜可无缝贴附脑表面，高韧性确保在皮层微动下电极仍牢固，提升脑信号采集稳定性。
• 可穿戴医疗：低刚度、高韧性的膜基底使穿戴式传感器更舒适耐用，长时间贴附也不易损坏或刺激皮肤。
• 植入式神经电极：以超薄高韧性水凝胶替代传统硬质电极基底，减少植入后异物反应，延长有效工作寿命。