柔性傳感器作為智能可穿戴設備的核心部件，在拉伸、彎曲、折疊等復雜狀態下仍能正常工作，被廣泛應用于電子皮膚、健康監測和人機交互等方面。其中，水凝膠作為一種典型的濕軟材料，因其具有良好的生物相容性和優異的性能可調性，被認為是設計開發智能可穿戴設備的理想選擇之一。湖南工業大學經鑫研究團隊近年來致力于設計開發具有高穩定的導電水凝膠材料：（1）利用貽貝仿生改性氧化石墨烯及Mxene等填料、溶劑置換策略等，設計開發了一系列具有高導電性及長期穩定性的導電水凝膠材料（Journal of Materials Chemistry C, 2021, 9, 10127-10137; Journal of Materials Chemistry C, 2022,10, 11914-11923; Journal of Materials Chemistry C, 2022,10, 8266-8277 ）等； （2）通過化學接枝、表面改性，設計開發了一系列具有高輸出性能及高穩定性的自供電柔性傳感器（ACS Applied Materials & Interfaces 2021, 13, 14, 16916-16927；Journal of Materials Chemistry C, 2020,8, 5752-5760； ACS Applied Materials & Interfaces，2020, 12, 20, 23474-23483）。
為了解決上述問題，湖南工業大學經鑫教授課題組以丙烯酰胺為原料，通過引入溶脹效應和橋接效應，成功制備了一種具有超低滯后的多功能聚丙烯酰胺/laponite/硼酸/乙二醇有機凝膠（PLBOH）（圖1）。laponite作為物理交聯劑可以增強水凝膠的力學性能。溶脹效應一方面可以減少聚合物分子鏈之間的臨時纏結，有利于降低能量耗散；另一方面，乙二醇的潤滑作用可以有效降低分子內摩擦，減少能量耗散，提升材料的抗滯后性能。與此同時，硼酸既可以通過B-N配位鍵與聚合物分子鏈相連接，又可以通過硼酸酯鍵的方式與乙二醇相連，實現對聚合物分子鏈的鍵接，以達到延長聚合物分子鏈長度的效果，有利于張力的快速傳遞。
圖1 有機凝膠的制備及結構示意圖
圖2 有機凝膠的滯后性能測試
圖3 有機凝膠的傳感性能測試
圖4 有機凝膠作為應變傳感器以及在自供電設備中的應用
全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202213895
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