高强柔韧的物理交联的双网络离子水凝胶双模传感器

（文章来源：小材科研）

近年来，随着先进的仿人智能皮肤技术的出现，可穿戴传感器应运而生，由于其在柔性电子领域的巨大应用潜力，受到了广泛的关注。特别是可检测机械变形的柔性应变传感器在实际应用中获得了广泛的兴趣。典型的应变传感器通常是通过集成导电填料，包括金属纳米线、碳纳米管和石墨烯制成可弯曲的衬底，以构建导电网络这些应变传感器通常具有很高的灵敏度来检测微小的变形，然而，它们通常表现出低的延性和高的电滞渗流网络。此外，由于其复杂的几何结构，这些应变传感器通常具有较低的透明度。

自然的人类皮肤对机械形式的变化和环境刺激，如温度和湿度，因此,在一个可穿戴传感器中实现多重感应是研究人员的追求应变温度传感器是典型的双模传感器在柔性导电衬底中采用温度热敏电阻结构。目前，离子凝胶传感器作为水凝胶传感器的替代品引起了广泛的兴趣，因为它是一种很有前途的材料，可以解决易干燥和易冻结的问题。然而，离子电离层的力学性能较弱，严重阻碍了其大规模应用。

在此，北京化工大学聂俊课题组以1-乙基-3-甲基咪唑氯化铵([EMIM]Cl)为载体，通过聚(羟基丙烯酸酯)(PHEA)互穿网络制备了一种坚韧的物理交联的双网络离子凝胶(DN ionogel)。该DN离子凝胶具有良好的机械性能、高透明度、极高的耐温性和良好的自粘性。优越的机电性能使DN离子凝胶成为一种理想的应变传感器，用于监测各种人类活动。此外，DN离子凝胶对温度具有相当高的敏感性。

本研究采用一种简单的加热-冷却光聚合方法制备物理连接的琼脂糖/聚(2-羟乙基丙烯酸酯)(琼脂糖/PHEA)双网络离子凝胶。制备的DN离子凝胶具有良好的力学性能性能(700%应变下可达0.37 MPa应力)，透明度高(80%)与宽操作温度(-30℃~60℃)同步。卓越的机电性能使离子凝胶具有良好的应变感应能力能够监控各种人体动作。此外，还可以使用离子凝胶作为一种具有优越的热灵敏度和快速响应速度的温度传感器。因此，从长远来看，这种高强度离子凝胶的温度-应变双模传感器可潜在地应用于柔性和可拉伸的电子产品中。

总之，该课题组成功合成了一种基于琼脂糖/PHEA双网络结构的新型坚韧的离子凝胶。得益于能量耗散机制的建立在双网络中，离子凝胶具有优异的拉伸力学性能强度高达0.37 MPa，应变为700%。此外，离子凝胶显示高透明度高，耐高温，自粘性好。基于其显著的机电特性，离子凝胶被作为一种高通量材料应用灵敏的应变传感器，工作范围广，可检测多种人体行为，包括大的机械形状，如人体关节运动，和小的机械形状，如人体脉搏。此外，离子凝胶可以监测温度变化具有优越的热灵敏度和快速响应速度。因此，这种离子凝胶可以作为一种高性能的温度-应变双模传感器，具有良好的应用前景承诺在先进的柔性电子领域。
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