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同濟(jì)大學(xué)黃佳/祖國(guó)慶團(tuán)隊(duì) ACS Mater. Lett.: 寬壓力檢測(cè)范圍梯度聚離子液體凝膠
2022-11-09  來(lái)源：高分子科技

  近年來(lái)，隨著電子皮膚和人體運(yùn)動(dòng)/生理信號(hào)檢測(cè)需求的不斷增長(zhǎng)，寬檢測(cè)范圍柔性壓力傳感器的研究日益迫切。具有離子導(dǎo)電特性的透明可拉伸凝膠是柔性壓力傳感器的一種理想候選材料。然而，凝膠基壓力傳感器檢測(cè)范圍通常較窄，這極大的限制了其實(shí)際應(yīng)用。


  近期，同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院黃佳/祖國(guó)慶團(tuán)隊(duì)采用逐層凝膠法，合成了模量/電導(dǎo)率雙梯度的透明、可拉伸、自愈合聚離子液體凝膠（圖1）。通過(guò)改變離子液體單體的濃度，可有效調(diào)控每一層凝膠的模量、壓縮強(qiáng)度和電導(dǎo)率。梯度聚離子液體凝膠的低模量層使壓力傳感器對(duì)微小的壓力和應(yīng)變具有高靈敏度的響應(yīng)，而其高模量層確保了其對(duì)高壓力的響應(yīng)（圖2）。所得梯度聚離子液體凝膠壓力傳感器具有10 Pa-1MPa的極寬檢測(cè)范圍，既能夠檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)和生理信號(hào)的微小壓力（如10-100 Pa），又能夠檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的極高壓力（如0.1-1 MPa）（圖3）。該工作為柔性梯度功能材料和寬檢測(cè)范圍柔性可穿戴電子器件的研究提供了新的思路。 


圖1 梯度聚離子液體凝膠的制備示意圖 


圖2 梯度聚離子液體凝膠壓力/應(yīng)變傳感器的性能及傳感機(jī)理 


圖3 梯度聚離子液體凝膠壓力/應(yīng)變傳感器的可穿戴傳感展示


  該工作以“Bioinspired Gradient Poly(ionic liquid) Ionogels for Ionic Skins with an Ultrawide Pressure Detection Range”為題發(fā)表在《ACS Materials Letters》上（ACS Mater Lett 2022, 4, 2459.）。文章第一作者為博士生張小宇，曾勝為共同一作。通訊作者為黃佳教授和祖國(guó)慶研究員。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、上海社會(huì)發(fā)展科技攻關(guān)項(xiàng)目等資助。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.2c00798

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（責(zé)任編輯：xu）
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