近年来，目睹了基于聚合物水凝胶的传感器的快速发展。然而，传统的水凝胶通常表现出较差的机械性能。此外，由于水凝胶基质中的水分子冻结，这些传感器在0oC的温度下的使用受到限制。在这项研究中，氧化石墨烯/聚（丙烯酰胺-共-N-（3-氨基丙基）甲基丙烯酰胺）[聚（AAm-co-APMA）/GO]水凝胶通过紫外光引发聚合合成。随后，通过甘油置换获得了聚（AAm-co-APMA）/GO-Gly（PAAG-Gly）有机水凝胶。GO和甘油与聚合物链有多种相互作用，这使物理交联的有机水凝胶具有高达.9±38.6kPa的高断裂应力。此外，甘油分子与水分子形成氢键，从而抑制冰晶的形成。在-20oC下储存24小时后，PAAG-Gly有机水凝胶保持了优异的机械性能、粘附强度、导电性。一旦接触到有机水凝胶的切割表面，导电路径就会迅速自愈。此外，PAAG-Gly有机水凝胶表现出优异的细胞相容性。在%应变下，基于有机水凝胶的传感器的应变系数达到4.22。基于有机水凝胶的传感器显示出监测人体运动的能力，例如手指、手腕和膝盖的运动。
图1.PAAG-Gly有机水凝胶的合成和相互作用示意图。
图2.(a)PAAG-Gly有机水凝胶和(b)PAAG水凝胶在–20oC的外部应变下的数字图像。(c)DSC曲线，以及(d)应变和(e)凝胶的应力行为。
图3.(a)数字图像展示了PAAG-Gly有机水凝胶与各种基材的粘附能力。(b)PAAG-Gly有机水凝胶在各种基材上的粘附强度。(c)数字图像显示PAAG-Gly有机水凝胶对皮肤的粘附能力。
图4.PAAG-Gly有机水凝胶的细胞活力。
图5.(a)KCl和(b)在–20oC处理对PAAG-Gly有机水凝胶电导率的影响。(c)ΔR/R0-应变曲线，(d)%到%范围内循环应变下ΔR/R0的变化，以及(e)循环应变(%)下ΔR/R0的变化。
图6.PAAG-Gly有机水凝胶的自愈特性。
图7.响应（a、b）手指、（c、d）手腕、（e）面部和（f）腿部运动的数字图像和基于有机水凝胶的传感器的ΔR/R0变化。b和d中的有机水凝胶在-20oC下储存24小时后使用。在e中，当志愿者说你好（你好，意思是你好）时，观察到ΔR/R0变化。
相关论文以题为GrapheneOxide-BasedCompositeOrganohydrogelswithHighStrengthandLowTemperatureResistanceforStrainSensors发表在《SoftMatter》上。通讯作者是苏州大学胡亮特聘副教授。
参考文献：
doi.org/10./D1SME