基于液态金属的水凝胶应变传感器

近年来,基于导电水凝胶的应变传感器发展迅速,液态金属作为一种新型导电材料由于具有高导电性、良好的生物相容性、柔性和可变性,在导电水凝胶传感器的制备和应用中受到了越来越多的关注。本文介绍了液态金属以分散的液滴和连续的流体两种形式在导电水凝胶制备中的应用,及所制备的基于液态金属导电水凝胶传感器的性能,最后,对基于液态金属的水凝胶传感器的应用前景进行了展望。

利用黄原胶和PEDOT:PSS共同稳定Ga液滴以协同改善聚丙烯酰胺水凝胶的韧性和传感性能

导电性水凝胶作为一种具有高度延展性和生物相容性的应变传感材料,在柔性应变传感器的制备中受到了广泛的关注.然而,制备同时具有高韧性和优异传感性能的多功能导电水凝胶用于检测细微应变仍然是一项巨大的挑战.本文以聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)和黄原胶(XG)共稳定的液态金属Ga液滴为导电材料,以原位合成和化学交联的聚丙烯酰胺(PAM)为水凝胶基体,研制了一种新型导电水凝胶. PEDOT:PSS与Ga液滴同时构成刚性导电网络, XG构成刚性牺牲网络. Ga液滴在室温下同时促进PAM的原位合成和交联.制备的XG-PEDOT-Ga-PAM水凝胶具有较高的韧性、良好的可塑性和粘附性.作为应变传感材料时,基于该水凝胶的应变传感器具有非常高的灵敏度(175%–300%应变范围内的GF=12.6)、较短的响应/恢复时间(250 ms)、超低的检测极限(0.1%应变)和优异的耐久性(>500次循环).基于水凝胶的应变传感器具有优异的传感性能,能够准确监测从细微的腕部脉搏到大规模的人体关节弯曲等各种人体活动.