导电水凝胶由于其优异的拉伸性和生物相容性，在柔性可穿戴设备领域具有巨大的应用潜力。近日，广东省科学院化工研究所研究员曾炜团队联合五邑大学副教授温锦秀，在与微电子器件结合的可拉伸导电水凝胶用于应变传感研究方面取得新进展。相关研究论文以题为Stretchable conductive hydrogels integrated with microelectronic devices for strain sensing发表于Journal of Materials Chemistry C。该工作通过离子交联和化学交联制备了双网络水凝胶，所得水凝胶传感器在拉伸性和灵敏度方面表现出优异的性能。具体来说，断裂伸长率达到900%，具有快速响应时间（157 ms）、高电导率（1.47 S m−1）、高灵敏度（应变系数= 5.42，应变为900%）和高抗疲劳性（1800 测试周期）。基于这些优异的特性，将水凝胶组装成应变传感器，成功检测人体运动状态的信号变化，并识别不同的手势。因此，制备的水凝胶可用作运动监测、电子皮肤等领域的软传感器。

双网络水凝胶的合成路线

柔性应变传感器作为可穿戴设备的一个核心组成部分，在个人健康管理、运动检测和电子皮肤等领域得到了广泛应用。导电水凝胶具有优异的柔韧性、拉伸性和生物相容性，是一种潜力巨大的候选材料。然而，水凝胶应变传感器在大应变内恢复性差的问题有待突破。

研究人员采用物理交联和化学交联的方式制备双网络水凝胶，通过聚丙烯酰胺构成的化学交联网络保证水凝胶的机械强度，二价钙离子与海藻酸钠中羧基的络合作为物理交联网络，赋予水凝胶优异的恢复性和高灵敏度。

组装后的水凝胶传感器在可拉伸性和灵敏度等方面表现出优异的性能，其伸长率达到900%，响应时间短（157 ms），电导率高（1.47 S/m），灵敏度好（应变系数5.42，应变为900%），抗疲劳性强（1800次循环拉伸测试）。将水凝胶传感器粘贴在手指上和身体的不同部位，设计采集电路，连接微型单片机，将采集到的传感信号上传到上位机进行显示，实现了良好的数据采集。

图5 水凝胶传感器实时监测人体运动。

图 6 用于监测手指运动的可穿戴水凝胶传感器。

该研究工作为水凝胶应变传感器在人体运动监测方面的应用提供了一个思路。DN水凝胶通过离子交联和化学交联制备。该水凝胶具有高伸长率（900%）、优异的电导率（1.47 S m−1）、在600-900%范围内的应变系数为5.42、良好的恢复性、几乎没有磁滞回线、快速的响应时间（157 ms）和 可适应不同的电压范围和工作频率。它成功地与微电子设备集成，收集人体运动信号和手指手势识别。因此，水凝胶传感器可以用作人体运动监测的软传感器。

广东省科学院和五邑大学联合培养硕士章轩硕为该论文第一作者，曾炜、温锦秀为共同通讯作者。上述研究得到国家自然科学基金面上项目、广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项资金和广东省基础与应用基础项目的资助。