近年來，關於可穿戴和可拉伸面板運動感測器的研究日益增多。為了擴充套件這些器件的應用前景，其中的感測元件必須能夠精準地探測外源刺激。然而，如果 感測器 無法有效黏附在目標物體上，那麼對於刺激的檢測準確性也就無法保證。因此，如何解決感測器在目標物上相對較弱的黏附性是目前器件進一步發展的主要挑戰。

韓國仁荷大學 的

 Myungwoong Kim

和

 Keun Hyung Lee

等人

 開發了一種可拉伸、自黏附的離子凝膠導體。

這種離子凝膠由締合聚合物網路（APN）和離子液體構成，可以在感測器和面板之間（包括動態運動過程中）實現共形接觸，因此展現出了優異的黏附特性（剝離力可達93。3 N m  1  ）、彈性（斷裂應變約為720%）、硬度（2479 kJ m  3  ）、熱穩定性（150 °C）以及離子導電性（高溫下還能達到17。8 mS cm  1  ）。基於這一離子凝膠形成的面板應變感測器能夠準確地檢測身體部位運動，突破了以往研究的限制。相關工作以“Block Copolymer-Based Supramolecular Ionogels for Accurate On-Skin Motion Monitoring”為題發表在

Advanced Functional Materials

。

【文章要點】

一、APN離子凝膠的設計製備

研究人員首先利用兩種雙嵌段共聚物作為聚合物網路基質，這兩種嵌段共聚物含有疏離子液體（P  t  BS）和親離子液體片段［poly（MA-  r  -4HS）或poly（MA-  r  -2VP）］。

 在 離子液體 中，疏離子液體的嵌段共聚物可形成相分離的膠束簇，在冠狀嵌段之間透過氫鍵相互連通，最終形成非共價的締合網路

（圖1）。

圖1  APN離子凝膠及其組分的化學結構

二、APN離子凝膠的自黏附性質

研究透過測量剪下應力和剝離力來進一步評價APN離子凝膠的黏附性質。對比實驗發現，

 由於凝膠中 苯酚 片段可與其他苯酚基團形成氫鍵，會減少有效的黏附位點，因此擁有更多自由功能基團（相應地，苯酚基團就會減少）可使凝膠展現出更優的黏附效能

。以此思路設計最佳化凝膠，可錄得最高的剪下應力和剝離力分別為57。8 kPa和93。3 N m  1  。憑藉優越的黏附性質，這一凝膠材料可黏附在多種完全不同的物體上，包括剝離、塑膠、木頭、紙、金屬和氣球等（圖2）。

圖2  離子凝膠的黏附測試結果

三、APN離子凝膠基應變感測器的效能

最後，研究還成功地製備了APN離子凝膠基應變感測器作為檢測元件的離子面板。結果發現，具有高度黏附性的離子面板在面對關節轉動時可展現出尖銳和加強的電學訊號變化。這一精確的監測行為在手指、踝關節和頸部的運動過程中也得到了體現。此外，研究也為發現這一離子面板會對人體造成任何副作用（圖3）。

圖3  離子面板的監測表現

文獻連結：

https：//onlinelibrary。wiley。com/doi/abs/10。1002/adfm。202102386

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