柔性可穿戴传感器除应具有透明性和柔韧性之外，低内耗和高环境适应性也是传感器必不可少的特性。同时，基于传统传感器存在传感响应单一和丢弃后造成难以回收等缺陷，如何制备出具可持续性、绿色环保特征的多重响应传感器成为亟需解决的问题。为克服上述问题，华南理工大学机汽学院张水洞教授课题组近期通过离子对效应实现对玉米淀粉双螺旋结构的可控解构，利用调控淀粉热塑凝胶中结晶度制备具软-硬的淀粉热塑性凝胶（Wanjie Si et al., European Polymer Journal, 10.1016/j.eurpolymj.2021.110731）。同时，根据淀粉热塑性凝胶中双连续结构，基于外应力作用下离子导电通道发生形变成功地组装出具有应力和湿度响应地柔性传感器（Wanjie Si et al., Composites Part B, 10.1016/j.compositesb.2022.109696）。然而，淀粉热塑性凝胶在使用过程中随着外应力往复载荷，热塑性凝胶网络中氢键作用力重构的速率较慢，导致热塑凝胶网络产生明显的内耗和滞后，降低传感信号的灵敏度。因此，单一的淀粉热塑性凝胶不适合长期的传感器应用。

图2离子凝胶的制备及结构示意图

图3 离子凝胶的防冻保水性能

图4  离子凝胶柔性应变传感器的人体传感性能

图5 基于离子凝胶的温度、湿度响应性能测试

  为了拓展其潜在的应用价值，该课题组利用离子凝胶作为电极层制备出单电极离子凝胶摩擦纳米发电机，结果表明该种纳米发电机具有机械能量收集功能，可以有效的将机械能转化为电能（开路电压101.5V，短路电流142.7 nA），表现出驱动可穿戴电子设备，也可用于自供电的人体运动传感的潜在价值。该研究提供了一种新型的TENG，在可穿戴电子，电子皮肤和人工智能等领域有广阔的应用前景。

  相关论文链接:

  Wanjie Si, Yingpei Liang, Yukun Chen, Shuidong Zhang*. A multifunctional sustainable ionohydrogel with excellent low-hysteresis-driven mechanical performance, environmental tolerance, multimodal stimuli-responsiveness, and power generation ability for wearable electronics. Journal of Materials Chemistry A, 2022, DOI: 10.1039/D2TA04276B.

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/TA/D2TA04276B