【摘 要】
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柔性可穿戴传感器具有优异的延展性和柔韧性,可以将温度、湿度、形变、压力等外部变化转换为可检测的电信号,在电子皮肤、软机器人和各种智能电子产品中拥有巨大的发展潜力,受到了研究人员的广泛关注。在众多的材料中,导电水凝胶兼具优异的柔软性、可拉伸性、导电性等性能,成为制备可穿戴应变感应设备的理想候选材料。但是,大多数基于水凝胶的应变传感器都具有较差的自恢复性和抗疲劳性,这导致传感器在循环使用过程中的灵敏性
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柔性可穿戴传感器具有优异的延展性和柔韧性,可以将温度、湿度、形变、压力等外部变化转换为可检测的电信号,在电子皮肤、软机器人和各种智能电子产品中拥有巨大的发展潜力,受到了研究人员的广泛关注。在众多的材料中,导电水凝胶兼具优异的柔软性、可拉伸性、导电性等性能,成为制备可穿戴应变感应设备的理想候选材料。但是,大多数基于水凝胶的应变传感器都具有较差的自恢复性和抗疲劳性,这导致传感器在循环使用过程中的灵敏性和准确性受到极大的影响。因此,制备一种高强度、抗疲劳、自恢复的导电水凝胶对于可穿戴传感器的进一步发展是至关重要的。本论文中,利用乳液聚合的方法制备聚甲基丙烯酸甲酯-co-聚丙烯酸丁酯乳液粒子(P(AAm-co-HMA)-LPs),将其引入到疏水缔合水凝胶体系中作为物理交联中心,制备得到具有高强度、优异的自恢复性和抗疲劳性的水凝胶材料,并将其组装成柔软且可穿戴的应变传感器。其中,乳液粒子动态物理交联的网络结构可以通过分子链段的破坏和重建有效地耗散能量,从而赋予水凝胶优异的拉伸性、自恢复性和抗疲劳性。此外,水凝胶还具有较好应变和压力响应行为,展现出高灵敏(GF=9.31)、快响应(220 ms)、耐久性等优势,因此可以将其组装为可穿戴传感器,实现对人体运动的大范围监测并提供精确的信号反馈,包括手指、手腕、手肘等大规模的关节弯曲和微小的发声行为。因此,该乳液粒子增韧的离子导电水凝胶在电子皮肤、医学监测和人工智能等领域展现出良好的应用前景。
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