柔性應變傳感器作為可穿戴設備的一個(gè)核心組成部分，在個(gè)人健康管理、運動(dòng)檢測和電子皮膚等領(lǐng)域得到了廣泛應用。導電水凝膠具有優(yōu)異的柔韌性、拉伸性和生物相容性，是一種潛力巨大的候選材料。然而，水凝膠應變傳感器在大應變內恢復性差的問(wèn)題有待突破。
近日，省科學(xué)院化工所曾煒研究員團隊，采用物理交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)的方式制備雙網(wǎng)絡(luò )水凝膠，通過(guò)聚丙烯酰胺構成的化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )保證水凝膠的機械強度，二價(jià)鈣離子與海藻酸鈉中羧基的絡(luò )合作為物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )，賦予水凝膠優(yōu)異的恢復性和高靈敏度。組裝后的水凝膠傳感器在可拉伸性和靈敏度等方面表現出優(yōu)異的性能，其伸長(cháng)率達到900%，響應時(shí)間短(157 ms)，電導率高(1.47 S/m)，靈敏度好(應變系數5.42，應變?yōu)?00%)，抗疲勞性強(1800次循環(huán)拉伸測試)。將水凝膠傳感器粘貼在手指上和身體的不同部位，設計采集電路，連接微型單片機(MCU)，將采集到的傳感信號上傳到上位機進(jìn)行顯示，實(shí)現了良好的數據采集。
圖1. 雙網(wǎng)絡(luò )水凝膠的合成路線(xiàn)
圖2 (a)多通道手指數據采集示意圖。(b)不同手勢的傳感信號。(c)走路時(shí)身體三個(gè)部位的傳感信號。
該工作為水凝膠應變傳感器在人體運動(dòng)監測方面的應用提供了一個(gè)思路，研究成果發(fā)表于Journal of Materials Chemistry C期刊，第一作者為廣東省科學(xué)院和五邑大學(xué)聯(lián)合培養碩士章軒碩，曾煒研究員、五邑大學(xué)溫錦秀副教授為共同通訊作者。該研究獲國家自然科學(xué)基金面上項目(52073066)、廣東省科學(xué)院建設國內一流研究機構行動(dòng)專(zhuān)項資金(2020GDASYL-20200102028)、以及廣東省基礎與應用基礎項目(2022A1515010685)資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1039/D3TC02359A
供稿：柔性傳感技術(shù)研究中心/章軒碩
初步審稿：劉婉玉
校稿：李曉芝
審定發(fā)布：文武
