口香糖 (chewing gum)是世界上最古老的糖果之一。考古学家发现，早在有历史记载以前，人类的先辈就爱咀嚼天然树脂 (resin)，从中取乐，这是最原始的“口香糖”。口香糖在咀嚼过程中，既能清洁口腔和牙齿，还能通过咀嚼带动面部肌肉运动，同时在认知学领域也具有多重功效。但如果吐在地上、地毯上和粘在衣物上就会粘染灰尘和细菌，并且难以清除掉。有报道2002年国庆节长假过后，天安门广场留下了十几万口香糖的痕迹，平均每块方砖粘有十几块口香糖，因怕损坏方砖，只能采用人工铲除的方法，上百名环卫工人用了整整一个星期才将口香糖痕迹清除，为了口腔文明却丢了“文明”。

  近年来，随着各类柔性可穿戴传感器蓬勃发展，可穿戴类电子产品已经被广泛用于各种人体运动信号的检测，但是目前绝大多数已知的传感器是很难兼具实现大规模低能耗制备和长期无毒害稳定性使用，与此伴随而来的问题是大量的资源浪费以及造成严重的环境污染。近期，东华大学武培怡教授课题组另辟蹊径，提出了一种利用咀嚼后的口香糖在 6 M NaCl或食用盐水溶液中进行固定方向多次拉伸的方法来制备电容式可穿戴传感器。整个制备过程是绿色无污染，低能耗且可在家庭厨房里轻松实现，同时使得小小废弃物有了华丽大转变。

  此前，武培怡教授课题组报道了一系列水凝胶和弹性体材料用以模拟生物皮肤组织的力学、传感、和刺激响应特性：实现了离子皮肤的自修复特性 (Adv. Mater.2017, 29, 1700321)、双模式感知及广谱可调的力学性质的 (Nat. Commun.2018, 9, 1134)、光学和电学性质的同步响应 (ACS Nano, 2018, 12, 12860-12868), 集成温度、湿度、应力、和应变的多重感知功能的离子皮肤 (Mater. Horiz.2019, 6, 538-545), 提出分子协同策略优化了本征可拉伸导体的力学性能以及实现对液体分子的感知功能等(Nat. Commun. 2019, 10, 3429), 以及可食用面团离子皮肤传感器(Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1908018).

  本工作为响应国家“十四五”战略规划的号召，解决传统传感器制备过程中高能耗和生态可持续发展之间的矛盾, 而开发的一款可低成本大规模制备和可重复使用的可穿戴传感器。通过将咀嚼后的口香糖在 6 M NaCl或食用盐水溶液中进行拉伸来制备电容式传感器。相关工作以“Recycled Iontronic from Discarded Chewed Gum for Personalized Healthcare Monitoring and Intelligent Information Encryption”为题近期发表在ACS Applied Materials & Interfaces (2021, doi.org/10.1021/acsami.1c00402)上。由于口香糖具有独特的任意可塑特性，可轻松在任意表面被紧密贴合(图1)。

图1. 可回收再利用的口香糖/NaCl传感器的制备，具有超强的可任意塑性(d-i)和贴合能力(j-k)。

  结合平行板电容器设计理念，他们构建了一种三明治式口香糖/NaCl传感器，其受到拉伸时具有线性稳定的应变-电容响应灵敏度，在一定压力范围内，具有可逆的灵敏的压力-电容响应。将口香糖/NaCl传感器贴在木上，可以实现对连续不同弯曲动作的灵敏检测。

图2. 口香糖/NaCl传感器电容响应机理示意图及在假肢规律运动时检测效果。

  将口香糖/NaCl传感器贴在人体上，也可以实时感知人身体的微小的情绪变化及喝水动作、手指弯曲、行走动作和脚踝弯曲等。同时传感器电容受外界环境 (20-90 RH%, 20-90 ℃) 影响较小。将NaCl换为可食用盐后，新传感器仍具有对应变有着超快响应能力 (<300 ms)，他们的口香糖/食用盐传感器在制备价格和可重复利用性方面有着非常大的优势和竞争力 (图 3i)。

图3. 口香糖/NaCl传感器在人体实际运动信号上的检测效果。

  此外，他们设计的这款传感器凭借优异的信号可重复性和稳定性，通过手指规律性弯曲传感器，控制弯曲角度可实现对信息进行加和传输。这种方法保证了信息加密的安全性，在一定程度上可以防止信息泄露。通过这种方法可传达“I LOVE FDU”这样的爱情密语。

图4. 口香糖/食用盐传感器作为信号发射器对信息进行Morse code转码加密传输。

  作者利用咀嚼后的口香糖和NaCl (食盐水) 制备了一款可在实验室或厨房中大规模制备低成本, 无污染和可重复再利用的传感器。其制备过程是绿色、无污染和低能耗的。该传感器具有高可塑性，可用于连续实时检测人体信号，以及基于Morse code原则实现对重要信息进行加密、保存和传输。这种传感器设计理念为研究者们在下一代智能可穿戴传感器制备材料选择上提供了一种新思路，以及拓宽了传感器在个性化的人体健康检测和信息加密传输方面的应用。

  该课题得到了国家自然科学基金重点项目 (51733003) 和国家自然科学基金面上项目 (21674025) 等项目的资助与支持。复旦大学高分科学系、聚合物分子工程国家重点实验室博士生程宝昌为文章第一作者，通讯作者为武培怡教授。

  论文链接：https://dx.doi.org/10.1021/acsami.1c00402