郑州大学利用有机导电水凝胶研发柔性传感器

日前，郑州大学橡塑模具国家工程研究中心与材料科学与工程学院团队在柔性传感材料的设计及应用领域取得新进展。相关研究成果以题为“Environment Tolerant Conductive Nanocomposite Organohydrogels as Flexible Strain Sensors and Power Sources for Sustainable Electronics”发表在材料领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》上。论文第一作者为橡塑模具国家工程研究中心孙红玲博士，通讯作者为材料科学与工程学院代坤教授和北京化工大学万鹏博教授。

导电水凝胶(CH)是近年来柔性电子材料领域研究的热门方向之一。出色的物理化学特性(例如可拉伸性和高电导率)使CH在柔性应变传感材料和可拉伸摩擦电纳米发电机(TENG)领域的研究中受到重视。以水为分散介质的CH在环境中面临着冻结与失水的难题，大大限制了其应用范围。

本研究基于一种简单的溶剂替代策略，将合成的聚丙烯酰胺/蒙脱土/碳纳米管水凝胶中的部分水用甘油置换，成功地制备了一种环境耐受、高拉伸的有机导电水凝胶。该有机水凝胶表现出出色的温度耐受性、良好的稳定性以及优异的应变传感性能，可以有效地检测和区分各种条件下的人体活动。此外，该有机水凝胶可以组装成单电极TENG，即使在500%应变下仍表现出稳定的能量收集能力，且在寒冷条件下也可为可穿戴电子设备供电。本工作为多功能有机水凝胶的制备提供了新思路，材料有望应用于极端环境中的柔性自供电可穿戴设备。

上述研究得到国家自然科学基金项目、国家自然科学基金-河南联合基金、河南省优秀青年科学基金等项目的资助。