【浙江農林大學，杭州師范大學：機械延展、離子導和耐低溫水凝膠柔性應變傳感器】

在過去的十年中，導電水凝膠因其優異的機械延展性、安全性和簡單的制造工藝，在可穿戴電子設備領域引起了極大的關注。特別是，與傳統的聚合物材料（例如PDMS）相比，基于水凝膠的傳感器顯示出對表皮或肌肉組織更優異的機械適應性。

不幸的是，由于水分子的冰點相對較高，傳統的導電水凝膠在低溫環境（零度以下）下不可避免地冷凍，從而導致其特性（包括彈性，導電性和傳感性能）的退化。這一缺點嚴重地阻礙了導電水凝膠作為各個領域的潛在應用，例如南極考察和高緯度地區的戶外健康監測等。因此，急需實現導電水凝膠材料的長期穩定的抗凍性能。

為了解決上述問題，研究人員已經嘗試了許多策略，例如，將多元醇和離子液體引入基質或將醇分子接枝到聚合物鏈中，以通過破壞水分子和聚合物之間的強氫鍵來抑制晶體的形成。然而，在聚合物鏈的改性工程中，盡管水凝膠的冷凍耐受性有了顯著改善，但繁瑣且對環境不友好的改性過程幾乎不能滿足實際應用中商業化的要求。此外，機械和電氣性能之間的不良權衡是上述策略中的另一個難題。因此，探索一種在極低溫度環境下同時賦予導電水凝膠可變機械性能和高導電性的簡單，綠色和有效的方法非常重要。

該工作選用聚丙烯酰胺和殼聚糖組成的雜化網絡結構作為水凝膠基底，通過殼聚糖鏈糾纏和殼聚糖改性氧化石墨烯片（CGO）增強其交聯結構，通過摻雜高濃度的氯化鈉溶液進行改性，賦予了增強的聚合物結構和穩定的導電路徑，從而產生了多功能的整體性能。該水凝膠（PAC-CGO-Na）表現出高度增強的力學性能，基于此制備的拉伸傳感器在大范圍（1216%）的變形條件下顯示出穩定的傳感性能，以及出色的靈敏度和快速響應（≈120 ms）。重要的是，這種基于水凝膠的傳感器在低至-20°C的溫度下仍保持良好的電化學穩定性和出色的機械可靠性。

審核編輯 黃昊宇