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  柔性可穿戴傳感器除應具有透明性和柔韌性之外，低內耗和高環境適應性也是傳感器必不可少的特性。同時，基于傳統傳感器存在傳感響應單一和丟棄后造成難以回收等缺陷，如何制備出具可持續性、綠色環保特征的多重響應傳感器成為亟需解決的問題。為克服上述問題，華南理工大學機汽學院張水洞教授課題組近期通過離子對效應實現對玉米淀粉雙螺旋結構的可控解構，利用調控淀粉熱塑凝膠中結晶度制備具軟-硬的淀粉熱塑性凝膠（Wanjie Si et al., European Polymer Journal, 10.1016/j.eurpolymj.2021.110731）。同時，根據淀粉熱塑性凝膠中雙連續結構，基于外應力作用下離子導電通道發生形變成功地組裝出具有應力和濕度響應地柔性傳感器（Wanjie Si et al., Composites Part B, 10.1016/j.compositesb.2022.109696）。然而，淀粉熱塑性凝膠在使用過程中隨著外應力往復載荷，熱塑性凝膠網絡中氫鍵作用力重構的速率較慢，導致熱塑凝膠網絡產生明顯的內耗和滯后，降低傳感信號的靈敏度。因此，單一的淀粉熱塑性凝膠不適合長期的傳感器應用。

圖2離子凝膠的制備及結構示意圖

圖3 離子凝膠的防凍保水性能

圖4  離子凝膠柔性應變傳感器的人體傳感性能

圖5 基于離子凝膠的溫度、濕度響應性能測試

  為了拓展其潛在的應用價值，該課題組利用離子凝膠作為電極層制備出單電極離子凝膠摩擦納米發電機，結果表明該種納米發電機具有機械能量收集功能，可以有效的將機械能轉化為電能（開路電壓101.5V，短路電流142.7 nA），表現出驅動可穿戴電子設備，也可用于自供電的人體運動傳感的潛在價值。該研究提供了一種新型的TENG，在可穿戴電子，電子皮膚和人工智能等領域有廣闊的應用前景。

  相關論文鏈接:

  Wanjie Si, Yingpei Liang, Yukun Chen, Shuidong Zhang*. A multifunctional sustainable ionohydrogel with excellent low-hysteresis-driven mechanical performance, environmental tolerance, multimodal stimuli-responsiveness, and power generation ability for wearable electronics. Journal of Materials Chemistry A, 2022, DOI: 10.1039/D2TA04276B.

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/TA/D2TA04276B