聚合物基柔性电子材料因其质轻、设计性强、功能丰富的特点备受关注，但如何通过聚合物结构设计快速制备兼具粘附、自愈合、耐久性的多功能复合柔性材料是保证材料有效使用性的关键。化工学院白阳课题组通过协同调控聚合物拓扑结构和分子间作用力的方式设计聚合物，制备多种柔性传感与电磁屏蔽材料，尝试解决领域中易被忽视的难点。
成果一：可用于水下传感的耐久型聚轮烷水凝胶传感器
随着人们增加对游泳潜水等水下活动的关注，水下信号传输和体感技术的发展需求也日益增高。柔性可穿戴传感器可以捕捉和记录实时运动，对保证水下安全起着至关重要的作用。与传统的基于复合材料的可穿戴传感器设备相比，导电水凝胶具有优异的物理和化学性能，如韧性、透明度、粘附性和良好的导电性，这些使其成为最有前途的水下可穿戴传感器的候选材料之一。目前，尽管基于导电水凝胶的可穿戴传感器在常规环境下已经取得了一些重大进展，但由于其在水生环境中的不稳定性，实现其在水下的应用仍然是至关重要且极具挑战性的。为了实现导电水凝胶在水生环境中的使用，需要考虑保水性、抗膨胀性、韧性、黏附性、线性灵敏度传感、长期使用等综合性能，但这在以往的报道中却很少见。基于此，课题组利用阳离子单体和芳香单体以及聚轮烷基交联剂制备导电水凝胶。由于分子间阳离子-π相互作用和基于滑动环的聚轮烷拓扑结构，导电水凝胶具有良好的力学性能、粘接性能和抗膨胀性能。 基于滑环的拓扑结构有效地缓解了应力集中。此外，植酸的封装使导电水凝胶即使在室温下直接放置240天后仍能保持其功能。值得注意的是，导电水凝胶在探测陆地/水下人体运动方面都具有稳定的线性灵敏度，并可以作为莫尔斯电码信号发射器进行信息传输。相关成果Cation-π interactions based conductive hydrogels with slide-ring structure toward super long-time in-air/underwater linear sensing and communication于近期发表于《Small》，陕西科技大学为论文的唯一通讯单位。
成果二：电磁屏蔽效率和灵敏度智能可调复合薄膜
近年来，随着人们对于电磁辐射危害的认识，电磁屏蔽（EMI）材料引起了广泛关注。前期报道的EMI材料往往不具备可拉伸、自愈合和重复加工的特性，导致其在机械损伤条件下的使用可靠性快速下降，并不可避免的产生电子废弃物；与此同时，EMI材料在实际使用时还需使用额外的粘合剂，使电子产品微小化、精密化的操作变得更为复杂，这点也极其容易在研究中忽略。前期课题组开发了一种具有可拉伸性、自修复性、粘附性和可回收性EMI屏蔽膜（Chemical Engineering Journal, 2023, 478, 147382），虽然可解决该领域的部分问题，但如何实现EMI智能可调功能仍然是该领域的重要挑战。基于此，课题组进一步通过制备形状记忆聚氨酯材料，并通过自粘附特性制备了电磁屏蔽复合薄膜，其屏蔽性质可通过形状记忆自固定特性实现60-20dB范围内EMI SE的智能可调。相关成果Flexible Multifunctional Composite Films for Adjustable EMI Shielding Behavior under Self-fixed Deformation于近期发表于Chemical Engineering Journal, 2024, 500, 156896，陕西科技大学为论文的唯一通讯单位。
成果三：方向传感和电磁屏蔽一体化复合薄膜
近年来，柔性可穿戴传感器因其在人机交互，健康监测领域的应用备受关注，但现有传感器往往较单一的转化电信号，缺乏对使用状态的清晰监测，例如不能反映活动过程中的方向和程度，而传感的同时也应防止电磁干扰，因此，开发兼具方向传感和电磁屏蔽功能的复合传感器具有重要研究价值。基于此，课题组制备了芘封端的功能聚氨酯，并利用芘与碳纳米管的π-π堆积作用，简易构筑了一种自愈合型复合薄膜，并用于方向传感（如投掷垒球）和应变状态下的电磁屏蔽，相关成果Composite Janus film based on the synergistic interactions of π-π stacking and dynamic covalent bond toward direction recognition sensing于近期发表于复合材料顶刊《Composites Science and Technology》，陕西科技大学为论文的唯一通讯单位。
2023-2024年代表性研究成果：
1. Bai, Y.,* Zhang B.Y., Li, X.C., Zhang, Y.C., Wang, Y.Q. Cation-π interactions based conductive hydrogels with slide-ring structure toward super long-time in-air/underwater linear sensing and communication. Small 2024, 2406902.
2. Bai, Y., Yao, H., Li X.H., Wang, J.X., Tian, W.* Nonlinear supramolecular polymers: from controlled synthesis, tunable self-assembly toward diverse applications. Polymer Reviews 2024, 64(4), 1267-1321.
3. Bai, Y.,* Ju, J.Y., Pan, Y.J., Zhang B.Y., Wang, D., Li, X.C. Flexible Multifunctional Composite Films for Adjustable EMI Shielding Behavior under Self-fixed Deformation. Chemical Engineering Journal. 2024, 500, 156896
4. Bai, Y.,* Yang, G.L., Jing, Z., Zhang B.Y., Li, X.R., Fei, G.Q.* Composite Janus film based on the synergistic interactions of π-π stacking and dynamic covalent bond toward direction recognition sensing. Composites Science and Technology. 2024, 258, 110913.
5. Bai, Y.,* Li, X.H, Song S.J., Yang, J., Liu X., Chen Z.W.* Pillar[6]arene-based supramolecular self-assemblies for two-pronged GSH-consumption-augmented chemo/photothermal therapy. Nano Research. 2023, 16(7), 9921-9929.
6. Bai, Y.,* Zhang B.Y., Fei G.Q.*, Ma Z.L.* Composite polymeric film for stretchable, self-healing, recyclable EMI shielding and Joule heating. Chemical Engineering Journal. 2023, 478, 147382.
7. Liu C.P., Bu, H.T., Duan X., Li H., Bai, Y.* Host-Guest Interactions Based Supramolecular Self-Assemblies for H2O2 Up-Regulation Augmented Chemiluminescence Resonance Energy Transfer Induced Cancer Therapy. ACS Applied Materials & Interfaces. 2023, 15, 38264-39272.
8. Bai, Y.,* Yan S.Q., Wang Y.B., Wang Q., Duan X. A facile preparation of self-adhesive conductive hydrogel with long-term usability. ACS Applied Materials & Interfaces. 2023. 15, 48744-48753.
9. Bai, Y.,* Liu M.Y., Wang X.N., Liu K., Liu X.P., Duan X. Multi-Functional Nanoparticles for Enhanced Chemodynamic/Photodynamic Therapy through Photothermal, H2O2-Elevation, and GSH-Consumption strategy. ACS Applied Materials & Interfaces. 2023, 15, 55379-55391.
10. Bai, Y.,* Wu, J., Liu, K., Wang, X.N., Shang, Q.Q., Zhang, H.T.* Integrated supramolecular nanovalves for photothermal augmented chemodynamic therapy through strengthened amplification of oxidative stress. Journal of Colloid and Interface Science. 2023, 637, 399-407.
11. Bai, Y.,* Pan Y.J., An N., Zhang H.T.,* Wang C., Tian W.,* Huang T. Host-guest interactions based supramolecular complexes self-assemblies for amplified chemodynamic therapy with H2O2 elevation and GSH consumption properties. Chinese Chemical Letters. 2023, 34, 107552.
