文档摘要：近年来,可穿戴设备在人体运动、身体体征以及体液检测等方面得到广泛应用.离子凝胶依靠其优异的离子导电性、热稳定性和电化学性能,广泛应用于柔性传感器,包括传感单元和柔性电极.大多数可穿戴传感器对低温条件的适应度不高,这阻碍了其在不同环境下的使用.鉴于此,本工作提出了一种高电导率抗冻离子凝胶,将丙烯酸(AA)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丙烯酰胺(AAm)三种物质以AA与CMC,AA与AAm,AA、CMC和AAm三种组合相互形成共聚网络,并加入LiCl导电物质来制备一种在低温下依旧能保持良好电化学性能的离子凝胶.在三种类型的离子凝胶中,AA-CMC离子凝胶具有最高的电导率和对金属类器件表面最好的粘附性,对铁片的最大粘附力可达51.39kPa,同时还具有优良的保湿抗冻功能(在25℃下7d内失水率仅为4％以及-76℃的凝固点)和207.10％的断裂生长率.AA-CMC离子凝胶具有较好的导电性能(电导率最大为0.617S/m)及柔软特性,可以组装成可穿戴柔性压力传感器;具有稳定的电化学性能且在长期在低温下也能保持自身的导电性能(-18℃冷冻3周电导率保持约原有的86.3％).本工作所制备AA-CMC的离子凝胶将有望扩展其在柔性电子设备中的应用范围与使用前景.
Abstract：Inrecentyears,wearabledeviceshavebeenwidelyusedinhumanmovement,physicalsignsandbodyfluiddetection.Ionicgelsarewidelyusedinflexiblesensors,includingsensingunitsandflexibleelectrodes,becauseoftheirexcellentionicconductivity,thermalstabilityandelectrochemicalproperties.Mostwearablesensorsarenotwelladaptedtolowtemperatureconditions,whichhinderstheiruseindifferentenvironments.Inviewofthis,ahighconductivityantifreezeionicgelwasproposedinthiswork.Acopolymernetworkofacrylicacid(AA),sodiumcarboxymethylcellulose(CMC)andacrylamide(AAm)wasformedbythecombinationofAAandCMC,AAandAAm,AA,CMCandAAm,andLiClconductivematerialwasaddedtoprepareanionicgelthatcouldmaintaingoodelectrochemicalperformanceatlowtemperature.Amongthethreetypesofiongels,AA-CMCiongelhasthehighestelectricalconductivityandthebestadhesiontothesurfaceofmetaldevices,andthemaximumadhesiontoironsheetscanreach51.39kPa.Atthesametime,italsohasexcellentmoisturizingandantifreezingfunction(thewaterlossrateisonly4％within7daysat25℃andthefreezingpointof-76℃)andthefracturegrowthrateof207.10％.TheAA-CMCionicgelhasgoodelectricalconductivity(upto0.617S/m),andcanbeassembledintoawearableflexiblepressuresensorbasedonitssoftproperties.Theelectrochemicalperformanceoftheionicgelisstableandcanmaintainitsperformanceatlowtemperatureforalongtime(theconductivityoftheionicgelremainsabout86.3％afterfreezingat-18℃for3weeks).Theionicgel(AA-CMC)preparedinthisworkisexpectedtoexpanditsapplicationrangeandapplicationprospectinflexibleelectronicdevices.
作者：熊杰焘 何荣祥 曹一平Author：XIONGJietao HERongxiang CAOYiping
作者单位：江汉大学光电材料与技术学院,武汉430056
刊名：材料导报 ISTICEIPKU
Journal：MaterialsReports
年，卷(期)：2024, 38(z1)
分类号：TQ427.26
关键词：离子凝胶 抗冻保湿 丙烯酰胺 羧甲基纤维素钠 柔性传感器
Keywords：ionicgel anti-freezemoisturizing acrylamide sodiumcarboxymethylcellulose flexiblesensor
机标分类号：TP212O646TB383
在线出版日期：2024年7月4日
基金项目：高电导率抗冻离子凝胶的制备及性能研究[
期刊论文] 材料导报--2024, 38(z1)熊杰焘 何荣祥 曹一平近年来,可穿戴设备在人体运动、身体体征以及体液检测等方面得到广泛应用.离子凝胶依靠其优异的离子导电性、热稳定性和电化学性能,广泛应用于柔性传感器,包括传感单元和柔性电极.大多数可穿戴传感器对低温条件的适应度不...参考文献和引证文献
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