日前，鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心與材料科學與工程學院團隊在柔性傳感材料的設計及應用領域取得新進展。相關研究成果以題為“Environment Tolerant Conductive Nanocomposite Organohydrogels as Flexible Strain Sensors and Power Sources for Sustainable Electronics”發(fā)表在材料領域頂級期刊《Advanced Functional Materials》上。論文第一作者為橡塑模具國家工程研究中心孫紅玲博士，通訊作者為材料科學與工程學院代坤教授和北京化工大學萬鵬博教授。

導電水凝膠(CH)是近年來柔性電子材料領域研究的熱門方向之一。出色的物理化學特性(例如可拉伸性和高電導率)使CH在柔性應變傳感材料和可拉伸摩擦電納米發(fā)電機(TENG)領域的研究中受到重視。以水為分散介質的CH在環(huán)境中面臨著凍結與失水的難題，大大限制了其應用范圍。

本研究基于一種簡單的溶劑替代策略，將合成的聚丙烯酰胺/蒙脫土/碳納米管水凝膠中的部分水用甘油置換，成功地制備了一種環(huán)境耐受、高拉伸的有機導電水凝膠。該有機水凝膠表現出出色的溫度耐受性、良好的穩(wěn)定性以及優(yōu)異的應變傳感性能，可以有效地檢測和區(qū)分各種條件下的人體活動。此外，該有機水凝膠可以組裝成單電極TENG，即使在500%應變下仍表現出穩(wěn)定的能量收集能力，且在寒冷條件下也可為可穿戴電子設備供電。本工作為多功能有機水凝膠的制備提供了新思路，材料有望應用于極端環(huán)境中的柔性自供電可穿戴設備。

上述研究得到國家自然科學基金項目、國家自然科學基金-河南聯合基金、河南省優(yōu)秀青年科學基金等項目的資助。