柔性传感器未来可期新型水凝胶材料助力发展

2023年11月25日 14:36:14来源：化工仪器网点击：9473

　　【化工仪器网行业百态】传感器作为现代科技的前沿技术，被认为是现代信息技术的三大支柱之一。时至今日，传感器已经渗透到我们的生活中，甚至动动手指就有好几个传感器开始工作来满足我们的使用需求。也正因如此，全球各国都极为重视传感器产业发展，大量资源被投入其中。

　　丰富的类型与多样化的设计，赋予了传感器各式各样可能的同时，科学家也在不断追寻更加实用且泛用的传感器产品，柔性传感器便是其中之一。

　　柔性传感器又称作可拉伸传感器，顾名思义，泛指那些柔韧性好、延展性好的传感器。这类传感器理论上可以实现随意的弯曲折叠，因此具备更灵活的便携性，并且可以轻松应对不规则的表面。换言之，柔性传感器正好可以弥补普通的刚性传感器无法测量复杂形状物体表面接触应力分布、温度等物理参数，已无法再满足人们的某些特殊的生产生活需求(人工皮肤等)的缺陷。

　　早在上世纪80年代，柔性传感器的研究就已经开始，其中较早出现的柔性传感器是柔性压力传感器，随后，诸如柔性气体传感器、柔性湿度传感器、柔性温度传感器、柔性应变传感器、柔性磁阻抗传感器和柔性热流量传感器等也慢慢从实验室诞生。并且，其中不少在发展中已经慢慢实现了产品化。

　　可以说柔性传感器是未来的科研重心之一。而就在最近，柔性传感器似乎又收获了新的突破。

　　安徽理工大学材料科学与工程学院团队在功能水凝胶的设计合成与性能调控领域取得新进展，提出了构建“网格支架”策略，制备了一种网格密度原位可调的聚合物网络结构，并且有望将其用于柔性传感器之中。根据研究团队的介绍，他们通过实验证明，这种水凝胶可以有效的限制聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶相变过程中的体积变化。

　　聚N-异丙基丙烯酰胺是目前热门的材料，基于聚N-异丙基丙烯酰胺柔性电子器件成功克服了传统刚性材料的缺点并且实现了连续温度监测，但是其相变引起的体积变化和粘附性差却限制了其应用。而研究团队采用了一种压敏胶-“网状支架”基水凝胶(PSAs-MPT)策略，抑制PNIPAM水凝胶相变引起的体积变化，进一步实现原位可调的机械性能和优异的粘合性能。实验证明PSAs-MPT水凝胶在不同的温度场景下都能表现出稳定的温度监测，理论上也可以作为可穿戴的生物运动传感器，以高灵敏度监测身体运动。

　　这一成果的出现以及相关柔性传感器方案的提出，一定程度上为功能水凝胶的性能调控提供了新的思路和可能性，也为柔性传感器的发展提供了新的方向。

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