中山大学《ACS ML》：石墨烯水凝胶多功能应变传感器，用于各种场景中的人体运动检测

成果简介

在不同应用场景下开发可拉伸/可穿戴应变传感器是创建智能社会和促进医疗保健的全球需求，而现有的基于水凝胶的应变传感器灵敏度有限、电导率低和亲水性低，难以在水下操作。本文，中山大学吴进等研究人员在《ACS Materials Lett》期刊发表名为“Hydrophobic and Stable Graphene-Modified Organohydrogel Based Sensitive, Stretchable, and Self-Healable Strain Sensors for Human-Motion Detection in Various Scenarios”的论文，通过在有机水凝胶表面涂覆一层还原氧化石墨烯 (rGO) 片层，制造了一种高度灵敏、可拉伸和疏水的应变传感器。

此外，通过在溶剂中加入丙二醇，利用简便的溶剂置换方法同时增强水凝胶的抗冻和抗干燥能力。因此，所获得的 rGO-有机水凝胶复合应变传感器具有 140 的高应变系数，0.1% 应变的低检测限，检测范围广（0-400%应变）、190 ms的快速响应时间、优异的稳定性和重复性、高疏水性（接触角122°），使其适用于广泛的应用场景，例如在极冷（-60°C）、干燥和水下环境中实时和连续监测各种人体运动。

图文导读

图1. 展示疏水、抗干燥、抗冻、高灵敏度和自修复rGO改性有机水凝胶应变传感器的方案，用于在环境空气和水下环境中进行各种人体运动监测。

图2、PG浓度对有机水凝胶性能的影响图示

图3、疏水性图示

图4、应变性能

图5. rGO-PG-DNO 的抗冻和自愈能力

图6. rGO-PG 1h -DNO 用于人体运动监测

图7. rGO-PG 1h -DNO 的水下应变传感能力

小结

总之，通过在 PG 浸润的 PAAm/Carr DN 有机水凝胶表面涂覆一层 rGO 片材，用于高度敏感的应变传感，开发出疏水、可拉伸、稳定和自愈的有机水凝胶，在低温和干燥环境下具有出色的耐久性。凭借在广泛应用场景中令人印象深刻的应变传感性能，rGO改性有机水凝胶成为制造高性能可穿戴设备和电子皮肤的绝佳候选者，适用于各种场景。

文献：https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.2c00230