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西安工程大學(xué)孫元娜 JMCA：完全疏水離子凝膠用于應(yīng)變與溫度監(jiān)測的多模態(tài)傳感器

2024-12-18 來源：高分子科技

關(guān)鍵詞：完全疏水離子凝膠應(yīng)變溫度監(jiān)測多模態(tài)傳感器

由于水凝膠出色的柔韌性和生物相容性，其在可穿戴設(shè)備、生理信號監(jiān)測以及人工皮膚等領(lǐng)域的應(yīng)用展現(xiàn)出廣闊前景。然而，傳統(tǒng)水凝膠易于失水和發(fā)生溶脹，限制了其實(shí)際應(yīng)用。作為一種潛力巨大的水凝膠替代材料，離子凝膠因繼承了離子液體的諸多優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注，例如寬的工作溫度范圍和高離子電導(dǎo)率等特性。然而，目前開發(fā)的離子凝膠主要基于親水性聚合物網(wǎng)絡(luò)，這在水環(huán)境中使用時會導(dǎo)致其機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性能和粘附性受到顯著影響。因此，如何開發(fā)具備寬溫度適應(yīng)性并適用于復(fù)雜環(huán)境的凝膠傳感器，仍然是一個亟待解決的挑戰(zhàn)。

針對上述問題，西安工程大學(xué)孫元娜副教授團(tuán)隊(duì)合成了一種具有完全疏水結(jié)構(gòu)的離子凝膠多模態(tài)傳感器。該凝膠在經(jīng)歷水分子誘導(dǎo)鏈段重排后，表現(xiàn)出寬溫度適應(yīng)性、優(yōu)異的拉伸性、良好的濕態(tài)粘附性、長期水下環(huán)境穩(wěn)定性以及高的溫度敏感性（0.1℃）。這些特性顯著拓寬了離子凝膠的應(yīng)用場景。通過將該傳感器與無線藍(lán)牙傳輸系統(tǒng)集成，團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了水下傳感、通訊和定位功能。此外，該離子凝膠在人體溫度實(shí)時監(jiān)測中的表現(xiàn)進(jìn)一步凸顯了其潛在應(yīng)用價值，為智能可穿戴設(shè)備和極端環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供了重要支持。相關(guān)工作以“A robust and adhesive anti-swelling hydrophobic ionogel with prolonged stability for strain and temperature sensors”為題發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A 上（DOI:10.1039/d4ta06181k, J. Mater. Chem. A, 2024,12, 33734-33745）。西安工程大學(xué)孫元娜副教授、李青山副教授為本文共同通訊作者，碩士生張宇為本文第一作者。