研究背景：
在可穿戴通信设备、软体机器人、电子皮肤以及健康监测设备等应用领域，可拉伸电子产品因其优异的传感性能、高拉伸性、良好的导电性、生物相容性和类似生物组织的机械特性而备受关注。然而，基于水凝胶的软电子设备在实际应用中面临材料设计和后续集成工艺的挑战，尤其是在导电性、拉伸性、稳定性和灵敏度之间需要做出平衡。此外，水凝胶的脱水倾向可能导致其变脆，影响机械性能。
现有的集成工艺更适合于大规模传感器的生产，对于具有不同图案和尺寸的不规则表面的微型化保形电路并不适用。软电子产品的包装已被确定为一个潜在的损伤来源，会导致电阻增加、形状变形和水分流失，从而限制了水凝胶器件的长期实用性。因此，迫切需要一种普遍适用的方法来封装和图案化导电且敏感的水凝胶传感器，以解决这些关键问题。
导读：
近期，香港城市大学邱美娈教授团队开发了一种具有高导电性和高拉伸性的自粘附银-木质素-聚丙烯酰胺（Ag-LPA）水凝胶复合材料，并利用微流控技术制造出可定制设计的软电子贴片（MAHPs），这些贴片在极寒环境下仍能保持稳定性能，为软电子设备在医疗健康监测、环境传感等多个领域的应用提供了创新解决方案。相关研究以“Programmable Microfluidic‐Assisted Highly Conductive Hydrogel Patches for Customizable Soft Electronics”为题目发表于期刊《Advanced Functional Materials》。
本文要点：
1、本研究开发了一种具有防冻、自粘、优异保水性能和高拉伸性（1072%）的木素素-聚丙烯酰胺（Ag-LPA）水凝胶复合材料，展示了其在室温（47.924 S cm-1）和极低温度（42.507 S cm-1）下的卓越电导率。
2、进一步提出了微流控辅助水凝胶贴片（MAHPs）的概念，以促进Ag-LPA水凝胶复合材料的定制设计。
3、这种方法增强了保水性并提供了多样化的包装材料，使其成为持久柔性电子应用的一个有前景的选择。
4、作为概念验证，成功开发了涵盖医疗保健监测、环境温度传感和3D弹簧压力监测设备等不同应用和维度的软电子设备。
5、在极寒环境下，Ag-LPA水凝胶复合材料仍能保持出色的导电性，为极地救援等高难度应用提供了新的可能。
6、综上所述，MAHP技术的引入预示着柔性电子设备向更复杂、更定制化的方向发展，为工程应用领域带来了前所未有的新机遇。
全文总结/概括：
水凝胶电子设备面临的主要挑战包括：
1、导电性与拉伸性的平衡：水凝胶在设计上需要在高导电性和高拉伸性之间做出权衡，通常高拉伸性的水凝胶导电性较低。
2、固有脱水倾向：水凝胶容易脱水，这可能导致其变脆，影响其机械性能和长期稳定性。
3、集成工艺挑战：现有的集成工艺更适合大规模传感器的生产，对于具有不同图案和尺寸的不规则表面的微型化电路并不适用。
4、封装问题：封装过程可能会引起电阻增加、形状变形和水分流失，从而限制了水凝胶电子设备的长期稳定性和实用性。
5、环境适应性：水凝胶在极端环境下（如极冷或极热）的性能稳定性和可靠性面临挑战，需要进一步的技术优化以满足不同环境的应用需求。
微流控辅助制造在创建定制化软电子结构方面的意义如下：
1、定制化设计：微流控技术能够按照特定需求设计和制造具有特定功能的水凝胶结构。
2、微型化和精确图案化：微流控辅助制造能够实现水凝胶的微型化和精确图案化，适合不规则表面和复杂形状的应用。
3、增强保水能力：通过微流控通道的预封装，可以增强水凝胶内部材料的保水能力，提高其长期稳定性。
4、材料多样性：微流控技术的应用提升了对不同材料的适应能力，为软电子设备的制造提供了更为丰富和多样化的材料选择。
5、生成流程优化：微流控辅助制造工艺通过简化水凝胶的注入与固化步骤，实现了更加高效的生产流程，缩短了产品从设计到成型的周期。
6、促进多功能集成：微流控技术有助于将多种功能性材料集成到单个软电子设备中，实现具备综合性能的软电子设备的研发和创新。
图1.可编程微流控辅助水凝胶贴片（MAHPs）的设计策略和组件。
图2.Ag-LPA水凝胶复合材料的合成及其机电和电稳定性表征。
图3.可编程MAHP的制备与表征。
图4.MAHP在不同场景中的性能。
图5.MAHP在室温和极寒环境下的传感和导电性能表征。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202401930
