成果简介
基于导电水凝胶的柔性传感器在可穿戴显示器和智能设备中显示出巨大的潜力。然而，水基水凝胶在极冷的温度下不可避免地会冻结或失去其导电性，导致传感器的性能不能得到充分的发挥。本文，中国科学院理化技术研究所吴敏研究员、王超副研究员等在《Nanoscale期刊发表名为”Fabrication of an ion-enhanced low-temperature tolerant graphene/PAA/KCl hydrogel and its application for skin sensors”的论文，研究提出了一种设计良好的策略，用于制备用于传感器应用的耐低温水基水凝胶。
通过将多重交联的石墨烯(GO)/聚丙烯酸(PAA)-Fe3+水凝胶浸入KCl溶液中，得到了一种离子增强的导电(GO/PAA/KCl)水凝胶，具有优良的导电性(20℃时24.4S m-1；-20℃时16.2S m-1；-80℃时0.8S m-1)和出色的抗冻性能。导电水凝胶还具有良好的机械性能，断裂应力为2.65 MPa，断裂伸长率为1511%，即使在-35°C下也能保持其柔韧性。然后，组装一个应变传感器，以监测人体在20°C下的运动和木制的人体模型在−20°C时的运动。在这两种情况下，传感器都具有高灵敏度（在20°C时GF=8.66，在−20°C下GF=7.93）和良好的耐用性（在100%应变下300次循环）。因此，防冻离子增强水凝胶将满足为智能机器人、健康监测等设计的柔性传感器的需求，这些传感器必须在寒冷地区或极端气候下工作。
图文导读
图1、显示了GO/PAA/KCl水凝胶的合成方案
图2、GO/PAA/KCl 水凝胶的表征
图3、 GO/PAA/KCl水凝胶的抗冻性能
图4、低温应变传感性能
图5、 GO/PAA/KCl12-20水凝胶传感器用于检测（a）手指、（b）手腕、（c）手臂肘部和（d）喉咙在25℃下的运动。此外，(e)手臂肘部、(f)手指、(g)膝盖和(h)手腕在-20℃下弯曲时对水凝胶传感器的相对阻力反应。
小结
总之，我们开发了一种简单而通用的策略，用于制备具有合理设计的耐冻性的多交联导电水凝胶。防冻柔性水凝胶的制造为扩大医疗保健、医疗设备和柔性电子产品在极寒环境中的应用范围铺平了道路。
文献：DOI https://doi.org/10.1039/D2NR04803E
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
