高灵敏、强粘附性导电水凝胶的制备及在柔性传感中的应用

赵庭煜1，邵亮１，２，姬占有1，何寅坤1，王广静1，张涛１ （１陕西科技大学化学与化工学院；２陕西科技大学中国轻工业轻化工助剂重点实验室）

摘要：导电水凝胶由于优异的韧性与生物相容性，在人机交互、电子皮肤领域有良好的应用前景，然而在实际的应用场景中为了得到准确响应的信号则需要更优异的粘附性和灵敏度。本工作以２-丙烯酰胺-２-甲基丙磺酸（ＡＭＰＳ）和丙烯酰胺（ＡＭ）共聚制备了导电水凝胶材料，该水凝胶在紫外光照条件下通过巯基攻击碳碳双键快速聚合。其对猪皮肤的粘附强度达到525ｋＰａ，对铝片的粘附强度高达817ｋＰａ。区别于传统的制备方法，本工作在不添加任何导电填料的条件下所制得水凝胶的电导率达到1.08Ｓ／ ｍ，且灵敏度因子（ＧＦ）达到9.28，避免了因导电填料分散不均而导致的力学性能差且灵敏度不高的问题。此外，该水凝胶有良好的抗冻性，即使在-60℃的条件下仍能正常工作。得益于高灵敏度和强粘附性，Ｐ（ＡＭＰＳ-ｃｏ-ＡＭ）水凝胶可组装成柔性应力或应变传感器精确地检测人体不同部位的微小与大幅度动作，具有准确响应性和良好稳定性，在电子皮肤及柔性可穿戴设备领域有很大的应用潜力。

关键词：粘附性；灵敏度；导电水凝胶；快速聚合；抗冻性