柔性和可拉伸傳感器因其在可穿戴設備、人機界面、智能機器人、電子皮膚和實時醫療保健監測等領域的各種應用而引起了人們的極大興趣。為了進一步滿足智能傳感設備日益復雜性和多功能性的要求,人們在設計和生產高性能、多功能電子傳感材料方面做出了許多努力。其中,離子導電水凝膠具有良好的透明性、可調節的機械性能、更大的傳感范圍以及更直接的制造過程。此外,生物系統中的信號通常通過離子傳輸,這使得離子導電水凝膠具有與生物系統相似的靈活性。然而,由于水會在寒冷環境中結冰,傳統的離子導電水凝膠通常會失去其原有的性能,包括柔韌性、導電性和光學透明度,嚴重限制了它們在極端條件下的應用。此外,目前大多數離子導電水凝膠主要集中在應變傳感器的應用上,用于檢測人體運動,缺乏對溫度等刺激的響應性,這使得它們有時無法滿足實際應用的要求。例如,皮膚作為人體最大的器官,具有多種功能,如保護功能、感知功能、代謝功能和調節體溫的功能等。近年來,為了模擬人體皮膚的多功能感知功能,各種柔性和可拉伸傳感器被開發。在各種傳感功能中,溫度傳感對于實時獲取皮膚表面、周圍環境和植入區域的溫度以幫助人類和軟人工智能機器人調整后續計劃至關重要。因此,能夠同時監測人體運動和溫度變化的基于應變和溫度雙響應的柔性水凝膠傳感器的開發具有重要意義和使用價值。聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)是一種具有代表性的熱敏聚合物,由于其在溫度刺激下的快速相變和對溫度的可調響應而被廣泛用于溫度響應性水凝膠。為了滿足應用需求,天津工業大學范杰教授、張青松教授和江南大學萬愛蘭副教授合作制備了一種由離子液體調控的PNIPAAm基離子導電水凝膠,該水凝膠具有應變和溫度雙響應性,為柔性可穿戴傳感器在多功能應用方面提供了思路。
圖8. PPPNV雙層水凝膠溫度致動器的驅動行為
總之,這項工作展示了通過功能性離子液體VBIMBr調節PNIPAAm基水凝膠VPTT的可行策略,并顯示了PPPNV水凝膠作為柔性應變和溫度雙響應傳感器在可穿戴應變傳感器、溫度傳感器、軟機器人和智能執行器等方面的巨大應用潛力。
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.09.131
- 東華大學王宏志/EMPA趙善宇 AFM:自適應溫度響應的纖維諧振器超面料 - 實現零能耗熱管理 2025-05-12
- 中國科大李木軍團隊 ACS Nano:復合冷場3D打印液晶彈性體實現近環境溫度響應,智能手環精準監測心率! 2025-02-18
- 浙大潘鵬舉教授團隊 Adv. Mater.:利用聚合物共晶相構建電阻轉變溫度可控的離子導體 2024-03-04
- 天津大學封偉教授團隊 Macromolecules:自修復抗溶脹寬溫域應用的離子導電水凝膠 2025-06-17
- 寧波材料所王榮/上海大學尹靜波/寧波大學附屬第一醫院沈毅 Adv. Mater.:植酸誘導模量梯度離子導電水凝膠壓力傳感器 2025-01-20
- 西南交大鄧維禮/楊維清教授團隊 CEJ:體溫觸發粘合離子導電水凝膠 2024-09-03
- 大連理工大學董旭峰教授團隊 Small:面向柔性應變傳感的強韌、抗凍、抗菌多重交聯水凝膠 2025-02-11