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  仿皮膚型傳感材料在人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測、醫(yī)療健康管理和人機(jī)交互等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。近年來，基于離子型的傳感材料（比如離子導(dǎo)電的水凝膠和離子凝膠），因具有高拉伸性，靈敏度和透明性而備受關(guān)注。然而離子導(dǎo)電的水凝膠材料的環(huán)境穩(wěn)定性較差，傳感性能隨所得水凝膠的脫水而降低。

  近期，朱雨田教授課題組選用離子液體（IL）作為導(dǎo)電組分，和熱塑性聚氨酯（TPU）復(fù)合，得到具有應(yīng)變和溫度敏感特性的柔性、透明和抗菌的多功能離子凝膠型傳感器（圖1）。作為應(yīng)變傳感材料時(shí)，離子凝膠材料具有較寬的應(yīng)變響應(yīng)范圍（0.1-500%）和快速的響應(yīng)時(shí)間（96 ms）和回復(fù)時(shí)間（119 ms）；在拉伸應(yīng)變50%條件下經(jīng)過1000次加載/卸載循環(huán)后，表現(xiàn)出優(yōu)異的重復(fù)性和穩(wěn)定性（圖2）。作為溫度傳感材料時(shí)，離子凝膠的溫度檢測精度低至0.1 oC，溫度檢測范圍在-40-100 oC，具有優(yōu)異的抗凍性和耐高溫性，并在拉伸狀態(tài)下仍能保持優(yōu)異的溫度敏感行為（圖3）。基于離子凝膠優(yōu)異的應(yīng)變和溫度傳感性能，一方面，該傳感材料可用于監(jiān)測人體微妙運(yùn)動(dòng)（例如，臉頰凸起和說話）和大幅度運(yùn)動(dòng)（例如，手指和手腕的彎曲）；另一方面，還可以監(jiān)測各種溫度變化信號(hào)（例如，手機(jī)充電引起的溫度變化）（圖4）。同時(shí)，這種基于離子凝膠的傳感材料具有明顯的抗菌能力和良好的生物相容性。相關(guān)論文以“Flexible, Transparent, and Antibacterial Ionogels toward Highly Sensitive Strain and Temperature Sensors”為題，發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上。

圖1. 離子凝膠的結(jié)構(gòu)

圖2. 離子凝膠的應(yīng)變傳感性能分析。

圖3. 離子凝膠的溫度傳感性能分析。

圖4. 離子凝膠的應(yīng)用

  杭州師范大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生姜妞為文章第一作者，通訊作者為青年教師常曉華博士和朱雨田教授。該課題得到了浙江省自然科學(xué)基金和國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助與支持。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130418