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同濟大學黃佳/祖國慶團隊 ACS Mater. Lett.: 寬壓力檢測范圍梯度聚離子液體凝膠
2022-11-09  來源：高分子科技

  近年來，隨著電子皮膚和人體運動/生理信號檢測需求的不斷增長，寬檢測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范圍通常較窄，這極大的限制了其實際應(yīng)用。


  近期，同濟大學材料科學與工程學院黃佳/祖國慶團隊采用逐層凝膠法，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的極寬檢測范圍，既能夠檢測人體運動和生理信號的微小壓力（如10-100 Pa），又能夠檢測人體運動產(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慶研究員。該研究得到國家自然科學基金、上海社會發(fā)展科技攻關(guān)項目等資助。


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

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（責任編輯：xu）
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