柔性和可拉伸傳感器因其在可穿戴設(shè)備、人機(jī)界面、智能機(jī)器人、電子皮膚和實(shí)時醫(yī)療保健監(jiān)測等領(lǐng)域的各種應(yīng)用而引起了人們的極大興趣。為了進(jìn)一步滿足智能傳感設(shè)備日益復(fù)雜性和多功能性的要求，人們在設(shè)計和生產(chǎn)高性能、多功能電子傳感材料方面做出了許多努力。其中，離子導(dǎo)電水凝膠具有良好的透明性、可調(diào)節(jié)的機(jī)械性能、更大的傳感范圍以及更直接的制造過程。此外，生物系統(tǒng)中的信號通常通過離子傳輸，這使得離子導(dǎo)電水凝膠具有與生物系統(tǒng)相似的靈活性。然而，由于水會在寒冷環(huán)境中結(jié)冰，傳統(tǒng)的離子導(dǎo)電水凝膠通常會失去其原有的性能，包括柔韌性、導(dǎo)電性和光學(xué)透明度，嚴(yán)重限制了它們在極端條件下的應(yīng)用。此外，目前大多數(shù)離子導(dǎo)電水凝膠主要集中在應(yīng)變傳感器的應(yīng)用上，用于檢測人體運(yùn)動，缺乏對溫度等刺激的響應(yīng)性，這使得它們有時無法滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。例如，皮膚作為人體最大的器官，具有多種功能，如保護(hù)功能、感知功能、代謝功能和調(diào)節(jié)體溫的功能等。近年來，為了模擬人體皮膚的多功能感知功能，各種柔性和可拉伸傳感器被開發(fā)。在各種傳感功能中，溫度傳感對于實(shí)時獲取皮膚表面、周圍環(huán)境和植入?yún)^(qū)域的溫度以幫助人類和軟人工智能機(jī)器人調(diào)整后續(xù)計劃至關(guān)重要。因此，能夠同時監(jiān)測人體運(yùn)動和溫度變化的基于應(yīng)變和溫度雙響應(yīng)的柔性水凝膠傳感器的開發(fā)具有重要意義和使用價值。聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）是一種具有代表性的熱敏聚合物，由于其在溫度刺激下的快速相變和對溫度的可調(diào)響應(yīng)而被廣泛用于溫度響應(yīng)性水凝膠。為了滿足應(yīng)用需求，天津工業(yè)大學(xué)范杰教授、張青松教授和江南大學(xué)萬愛蘭副教授合作制備了一種由離子液體調(diào)控的PNIPAAm基離子導(dǎo)電水凝膠，該水凝膠具有應(yīng)變和溫度雙響應(yīng)性，為柔性可穿戴傳感器在多功能應(yīng)用方面提供了思路。
圖8. PPPNV雙層水凝膠溫度致動器的驅(qū)動行為
總之，這項工作展示了通過功能性離子液體VBIMBr調(diào)節(jié)PNIPAAm基水凝膠VPTT的可行策略，并顯示了PPPNV水凝膠作為柔性應(yīng)變和溫度雙響應(yīng)傳感器在可穿戴應(yīng)變傳感器、溫度傳感器、軟機(jī)器人和智能執(zhí)行器等方面的巨大應(yīng)用潛力。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.09.131
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