水凝膠材料由于其極高的含水率、良好的生物相容性等特性，在組織工程，藥物控釋、細(xì)胞治療等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域擁有著廣泛的應(yīng)用。近日，西安交大航天航空學(xué)院、機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳詠梅教授課題組及合作者利用水凝膠材料與水環(huán)境完美匹配的體積模量，在水下具有很小聲阻抗的特性，首次將水凝膠應(yīng)用于水下聲學(xué)領(lǐng)域，成功研制了基于水凝膠的水下麥克風(fēng)。

　　水凝膠材料自身原本無(wú)法響應(yīng)外界壓力，該研究通過(guò)原位電還原的簡(jiǎn)便辦法巧妙地在水凝膠表層數(shù)十微米深度的空間內(nèi)植入了樹(shù)枝狀銀納米結(jié)構(gòu)，將其作為插入水凝膠內(nèi)部可變形的金屬電極，利用壓力作用下該樹(shù)枝狀銀納米結(jié)構(gòu)形變導(dǎo)致的水凝膠雙電層電容變化作為信號(hào)，使得水凝膠器件能夠檢測(cè)外界的微小壓力，并成功將其應(yīng)用于水下聲波的測(cè)量。該新型水凝膠麥克風(fēng)可很好地響應(yīng)水下聲波的振幅、頻率等變化，且對(duì)小于60赫茲的超低頻水聲波段表現(xiàn)出很高的靈敏度，其響應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度最高可超出市售商用水聽(tīng)器30dB以上。該研究為水凝膠材料的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供了新的研究思路，未來(lái)可有望應(yīng)用于水下偵測(cè)及海嘯、海底地震等災(zāi)難的預(yù)警。

　　該課題相關(guān)研究文章 “可隱身水下監(jiān)聽(tīng)水凝膠麥克風(fēng)(Hydrogel microphones for stealthy underwater listening)”在Nature Communications(DOI: 10.1038/ncomms12316)上在線發(fā)表，該工作是陳詠梅課題組與美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)(林肯分校)工程學(xué)院機(jī)械與材料工程系譚力教授、周勤教授合作研究的成果,博士生高揚(yáng)為論文第一作者。論文鏈接http://www.nature.com/articles/ncomms12316。

　　陳詠梅教授課題組相繼開(kāi)展了在新型多功能凝膠材料的合成方法、結(jié)構(gòu)調(diào)控、功能整合和應(yīng)用探索。研發(fā)了一系列具有特殊電、磁、光、機(jī)械以及自愈合特性的水凝膠，該論文研究是課題組首次在材料聲學(xué)性能的積極探索。

　　近年來(lái)，陳詠梅課題組在柔性器件及功能高分子凝膠材料設(shè)計(jì)與制備方面取得了一系列進(jìn)展，研究成果已先后發(fā)表于Chem. Soc. Rev、Adv. Funct. Mater.、Green Chem.、ACS. Appl. Mater. Interfaces、Macromol. Rapid Commun、Soft Matter.等具有國(guó)際影響力的期刊上。