柔性應變傳感器作為可穿戴設備的一個核心組成部分，在個人健康管理、運動檢測和電子皮膚等領域得到了廣泛應用。導電水凝膠具有優異的柔韌性、拉伸性和生物相容性，是一種潛力巨大的候選材料。然而，水凝膠應變傳感器在大應變內恢復性差的問題有待突破。
近日，省科學院化工所曾煒研究員團隊，采用物理交聯和化學交聯的方式制備雙網絡水凝膠，通過聚丙烯酰胺構成的化學交聯網絡保證水凝膠的機械強度，二價鈣離子與海藻酸鈉中羧基的絡合作為物理交聯網絡，賦予水凝膠優異的恢復性和高靈敏度。組裝后的水凝膠傳感器在可拉伸性和靈敏度等方面表現出優異的性能，其伸長率達到900%，響應時間短(157 ms)，電導率高(1.47 S/m)，靈敏度好(應變系數5.42，應變為900%)，抗疲勞性強(1800次循環拉伸測試)。將水凝膠傳感器粘貼在手指上和身體的不同部位，設計采集電路，連接微型單片機(MCU)，將采集到的傳感信號上傳到上位機進行顯示，實現了良好的數據采集。
圖1. 雙網絡水凝膠的合成路線
圖2 (a)多通道手指數據采集示意圖。(b)不同手勢的傳感信號。(c)走路時身體三個部位的傳感信號。
該工作為水凝膠應變傳感器在人體運動監測方面的應用提供了一個思路，研究成果發表于Journal of Materials Chemistry C期刊，第一作者為廣東省科學院和五邑大學聯合培養碩士章軒碩，曾煒研究員、五邑大學溫錦秀副教授為共同通訊作者。該研究獲國家自然科學基金面上項目(52073066)、廣東省科學院建設國內一流研究機構行動專項資金(2020GDASYL-20200102028)、以及廣東省基礎與應用基礎項目(2022A1515010685)資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1039/D3TC02359A
供稿：柔性傳感技術研究中心/章軒碩
初步審稿：劉婉玉
校稿：李曉芝
審定發布：文武
