同济大学黄佳/祖国庆团队 ACS Mater. Lett.: 宽压力检测范围梯度聚离子液体凝胶

2022-11-09 来源：高分子科技

近年来，随着电子皮肤和人体运动/生理信号检测需求的不断增长，宽检测范围柔性压力传感器的研究日益迫切。具有离子导电特性的透明可拉伸凝胶是柔性压力传感器的一种理想候选材料。然而，凝胶基压力传感器检测范围通常较窄，这极大的限制了其实际应用。

近期，同济大学材料科学与工程学院黄佳/祖国庆团队采用逐层凝胶法，合成了模量/电导率双梯度的透明、可拉伸、自愈合聚离子液体凝胶（图1）。通过改变离子液体单体的浓度，可有效调控每一层凝胶的模量、压缩强度和电导率。梯度聚离子液体凝胶的低模量层使压力传感器对微小的压力和应变具有高灵敏度的响应，而其高模量层确保了其对高压力的响应（图2）。所得梯度聚离子液体凝胶压力传感器具有10 Pa^-1MPa的极宽检测范围，既能够检测人体运动和生理信号的微小压力（如10-100 Pa），又能够检测人体运动产生的极高压力（如0.1-1 MPa）（图3）。该工作为柔性梯度功能材料和宽检测范围柔性可穿戴电子器件的研究提供了新的思路。

图1 梯度聚离子液体凝胶的制备示意图

图2 梯度聚离子液体凝胶压力/应变传感器的性能及传感机理

图3 梯度聚离子液体凝胶压力/应变传感器的可穿戴传感展示

该工作以“Bioinspired Gradient Poly(ionic liquid) Ionogels for Ionic Skins with an Ultrawide Pressure Detection Range”为题发表在《ACS Materials Letters》上（ACS Mater Lett 2022, 4, 2459.）。文章第一作者为博士生张小宇，曾胜为共同一作。通讯作者为黄佳教授和祖国庆研究员。该研究得到国家自然科学基金、上海社会发展科技攻关项目等资助。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.2c00798

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（责任编辑：xu）

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