南京大学AFM:基于双交联离子导电水凝胶的柔性快速响应快速响温度传感器

高分子能源 · 公众号 · · 2024-01-31 08:15

正文

基于水凝胶的传感设备在可穿戴电子设备中显示出潜力。然而，大多数水凝胶的机械性能较弱，在实际使用环境中可能偶尔与外力相互作用，从而带来功能稳定性问题。因此，人们需要开发性能良好、坚固耐用的水凝胶基器件。在此，我们开发了一种高灵敏度的温度传感器，它具有坚固、离子传导性和双交联聚丙烯酰胺-海藻酸钠水凝胶。水凝胶中半径较大的离子(如Ba ²⁺ )对温度变化的敏感性较高，这是因为离子的运动取决于离子的大小。该传感器具有响应速度快（40 ℃ 温差 2.02 秒）、传感范围广（22-100 ℃）和鲁棒性强（可承受 2000 次循环压缩和175 N m ^-1 的180°抗剥离测试）等优点。该可穿戴传感器能有效区分身体各部位的温度（0.9 °C温差），并能实时监测呼吸（0.5 °C温差）。开发的可穿戴5×5传感阵列,可直接绘制人体温度图，实现了≈0.15 mm ^-1 的最佳分辨率，并能清晰绘制手腕浅层血管通路图。这项研究为在人体健康领域实施基于导电水凝胶的可穿戴设备提供了一种实用的优化方法。

图文简介

温度传感器的结构和功能示意图。