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成果简介

导电水凝胶在制造柔性和可穿戴传感器方面显示出巨大潜力，尤其是应变/压力传感器以监测人体运动/健康。在实践中，由于水凝胶的机械性能差和灵敏度低，基于导电水凝胶的传感器的使用通常受到限制。本文，苏州大学RuiZhao等研究人员在《ACSAppl.Polym.Mater.》期刊发表名为“HighlyStrong,Stretchable,andConductiveReducedGrapheneOxideCompositeHydrogel-BasedSensorsforMotoringStrainandPressure”的论文，研究通过典型的热聚合制备了包含丙烯酰胺(AAm)、N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐(APMA)和rGO-PDA的水凝胶。通过在碱性溶液中混合GO和DA获得rGO-PDA。接下来，rGO-PDA通过席夫碱反应与AAm和APMA偶联，形成作为交联点的动态C-N键。另外，帧内/分子间氢键和NH3+-π，和π-π相互作用，发现RGO-PDA和PAAm-之间存在共-APMA，使水凝胶具有高断裂应力（~kPa）和高延展性（~%）。由于PDA的存在，所制备的水凝胶可以粘附在各种基材上，对皮肤的粘附强度约为8kPa。压阻式传感器具有制备简单、能耗低、检测范围广等优点。因此，构建了一种电阻型rGO水凝胶传感器，该传感器能够响应外部应变和压力，具有出色的灵敏度和可重复性以及自愈性能。更重要的是，基于水凝胶的传感器可以监测人体运动，证实在人体健康监测方面的巨大潜力。

图文导读

图1.(a)PAAGxDy水凝胶的示意图。(b)水凝胶在拉伸、压缩、弯曲、扭曲和打结下的数码照片。

图2.(a)FTIR，(b)样品的拉曼光谱，(c)(b)ID/IG。(d)GO片和(e)rGO-PDA片的AFM图像和分析。

图3.(a)PAAG1D0.4水凝胶粘附于(a1)橡胶、(a2)PE、(a3)金属箔、(a4)玻璃和(b)皮肤的数字图像。(c)PAAG1D0.4水凝胶在各种基材上的粘附强度。(d)样品在猪皮上的粘附强度。

图4.PAAG1D0.4水凝胶的自愈特性。

图5.由(a)肘部、(b)膝部、(c)手指和(d)手腕运动和(e)声带振动引起的传感器的数码照片和ΔR/R0。

小结

在本文中，复合水凝胶PAAm-co-APMA/rGO-PDA是通过热聚合制备的。这项工作提供了一种简单而可靠的方法来构建基于rGO水凝胶的传感器，该传感器具有高强度、可拉伸性以及对应变和压力的敏感性等特点。

文献

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