应变和温度作为人类活动产生的重要生理参数，在健康和运动监测中起着至关重要的作用。如何通过单个传感器实现对应变和温度刺激的实时感知，而且不会出现交叉干扰，仍然是具有挑战性的课题。在目前的应变-温度双模传感器研究中，一般是将应变/温度敏感的导电材料，如金纳米粒子、氧化石墨烯和碳纳米管等引入弹性体或水凝胶来实现的。由于弹性体的伸展性差和导电材料的不透明性限制了其在大应变和可视化设备中的应用。而离子导电水凝胶具有透明度高、柔韧性好的优点，可以实现基于三维网络离子传输的同时，利用其电导率随应变和温度的变化而实现应变-温度双重传感，为传感器的多功能化提供了广阔应用前景。
近日，广东省科学院化工研究所（简称省科学院化工所）曾炜研究员团队通过自由基聚合，在LiCl和甘油的存在下，制备了具有良好应变和温度敏感性的可拉伸离子导电性水凝胶。LiCl的强离子水化作用和水分子、甘油形成强氢键协同作用从而抑制了冰晶的生成，使水凝胶具有优异的抗冻能力，能在-30 ℃~ 80 ℃的较宽温度范围内检测温度的变化。该水凝胶在36.5~40 ℃范围内的温度灵敏度为5.51 %/℃，检测限为0.2 ℃，并具有良好的升温-降温循环稳定性。此外，水凝胶传感器在2000%的宽应变范围内具有良好的线性，可以达到17.3的高灵敏度，并具有低至1%的检测下限。利用该方法制备的应变-温度双重刺激响应水凝胶，在人体运动监测、发热检测等可穿戴设备中具有很大的应用潜力。
图 离子导电水凝胶应变-温度传感性能
相关研究成果发表于Composites Part A（中科院一区Top期刊）国际权威期刊上。省科学院化工所张静斐博士为论文第一作者，曾炜研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目、广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项资金项目等的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2023.107572
（省科学院化工所/供稿）
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