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与微电子设备结合的可拉伸导电水凝胶用于应变传感

发布时间：2023年09月06日

柔性应变传感器作为可穿戴设备的一个核心组成部分，在个人健康管理、运动检测和电子皮肤等领域得到了广泛应用。导电水凝胶具有优异的柔韧性、拉伸性和生物相容性，是一种潜力巨大的候选材料。然而，水凝胶应变传感器在大应变内恢复性差的问题有待突破。

近日，省科学院化工所曾炜研究员团队，采用物理交联和化学交联的方式制备双网络水凝胶，通过聚丙烯酰胺构成的化学交联网络保证水凝胶的机械强度，二价钙离子与海藻酸钠中羧基的络合作为物理交联网络，赋予水凝胶优异的恢复性和高灵敏度。组装后的水凝胶传感器在可拉伸性和灵敏度等方面表现出优异的性能，其伸长率达到900%，响应时间短(157 ms)，电导率高(1.47 S/m)，灵敏度好(应变系数5.42，应变为900%)，抗疲劳性强(1800次循环拉伸测试)。将水凝胶传感器粘贴在手指上和身体的不同部位，设计采集电路，连接微型单片机(MCU)，将采集到的传感信号上传到上位机进行显示，实现了良好的数据采集。

图1. 双网络水凝胶的合成路线

图2 (a)多通道手指数据采集示意图。(b)不同手势的传感信号。(c)走路时身体三个部位的传感信号。

该工作为水凝胶应变传感器在人体运动监测方面的应用提供了一个思路，研究成果发表于Journal of Materials Chemistry C期刊，第一作者为广东省科学院和五邑大学联合培养硕士章轩硕，曾炜研究员、五邑大学温锦秀副教授为共同通讯作者。该研究获国家自然科学基金面上项目(52073066)、广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项资金(2020GDASYL-20200102028)、以及广东省基础与应用基础项目(2022A1515010685)资助。

文章链接：https://doi.org/10.1039/D3TC02359A

供稿：柔性传感技术研究中心/章轩硕

初步审稿：刘婉玉

校稿：李晓芝

审定发布：文武

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