研究制备了可用于柔性应变传感器的两性离子低共熔凝胶

近日，中国农业科学院麻类研究所可降解材料开发与利用创新团队和中南大学合作在《美国化学会应用材料和界面（ACS Applied Materials & Interfaces）》上发表研究论文，构建了一种基于两性离子低共熔凝胶的可穿戴应变传感器，该凝胶具有良好拉伸性、自修复性、自粘附性、宽耐温性以及好的生物降解性。

目前，可穿戴多功能传感器使用的主要柔性导电材料是聚合物基水凝胶和离子凝胶。然而，水凝胶易脱水，不抗冻，在恶劣环境下容易变形，甚至失去其离子导电性。与水凝胶相比，离子凝胶克服了环境稳定性差的问题，具有稳定的物理化学性质，但其主要成分离子液体通常价格昂贵且具有毒性，阻碍了其大规模应用。低共熔溶剂（deep eutectic solvents，DESs）具有低挥发性和离子导电性。此外，DESs通常无毒、成本低且对环境友好。因此，低共熔凝胶是昂贵的离子凝胶和不耐温的水凝胶的首选替代品，已成为研究热点。近年来，低共熔凝胶在可穿戴传感器方面显示出良好的应用前景。

在本工作中，首次制备了一系列基于两性离子DES的低共熔凝胶。该低共熔凝胶由单体丙烯酰胺和两性离子DES制成。DES由甜菜碱和甘油组成，赋予低共熔凝胶离子导电性、抗冻性和热稳定性。实验和理论计算表明聚丙烯酰胺链和DESs之间存在相互作用，使得凝胶具有自修复性能，并与包括人类皮肤在内的各种基质具有良好的粘附性。所制备的低共熔凝胶显示出优异的拉伸性和离子导电性，可用于制备可穿戴应变传感器以检测人体运动。

该研究得到了中国农业科学院科技创新工程、国家自然科学基金面上项目等项目支持。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.3c05848