日前，鄭州大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心與材料科學(xué)與工程學(xué)院團(tuán)隊(duì)在柔性傳感材料的設(shè)計(jì)及應(yīng)用領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以題為“Environment Tolerant Conductive Nanocomposite Organohydrogels as Flexible Strain Sensors and Power Sources for Sustainable Electronics”發(fā)表在材料領(lǐng)域頂級期刊《Advanced Functional Materials》上。論文第一作者為橡塑模具國家工程研究中心孫紅玲博士，通訊作者為材料科學(xué)與工程學(xué)院代坤教授和北京化工大學(xué)萬鵬博教授。

導(dǎo)電水凝膠（CH）是近年來柔性電子材料領(lǐng)域研究的熱門方向之一。出色的物理化學(xué)特性（例如可拉伸性和高電導(dǎo)率）使CH在柔性應(yīng)變傳感材料和可拉伸摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENG）領(lǐng)域的研究中受到重視。以水為分散介質(zhì)的CH在環(huán)境中面臨著凍結(jié)與失水的難題，大大限制了其應(yīng)用范圍。本研究基于一種簡單的溶劑替代策略，將合成的聚丙烯酰胺/蒙脫土/碳納米管水凝膠中的部分水用甘油置換，成功地制備了一種環(huán)境耐受、高拉伸的有機(jī)導(dǎo)電水凝膠。該有機(jī)水凝膠表現(xiàn)出出色的溫度耐受性、良好的穩(wěn)定性以及優(yōu)異的應(yīng)變傳感性能，可以有效地檢測和區(qū)分各種條件下的人體活動。此外，該有機(jī)水凝膠可以組裝成單電極TENG，即使在500％應(yīng)變下仍表現(xiàn)出穩(wěn)定的能量收集能力，且在寒冷條件下也可為可穿戴電子設(shè)備供電。本工作為多功能有機(jī)水凝膠的制備提供了新思路，材料有望應(yīng)用于極端環(huán)境中的柔性自供電可穿戴設(shè)備。

上述研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金-河南聯(lián)合基金、河南省優(yōu)秀青年科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

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