近日，tyc1286太阳成集团王晓琳副教授课题组在可穿戴离子凝胶柔性传感器领域取得新进展，相关成果以“Nanoscale control of morphologies enables robust and elastic ionogel for sensitive and high-resolution pressure sensing over wide linear range”为题发表在期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区TOP，影响因子13.4）上，2022级研究生郭梦茹为本文第一作者，2020级研究生赵相杰为共同第一作者，王晓琳副教授为唯一通讯作者。
离子凝胶是一种出色的仿生传感材料，具有高稳定性和宽工作温度范围等优势，在可穿戴设备领域展现出巨大潜力；然而，通过简单策略实现理想机械性能和传感性能的有效集成仍然是一个挑战。基于此，本工作基于相分离策略并利用两种同源单体在 1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐中共聚，构筑了一种高性能离子凝胶，其具有与组织相匹配的柔软度（杨氏模量<10.7 ± 0.8 kPa）、适当的黏附性、优异的抗压性（>1 MPa）、回弹性和灵敏稳定的传感性能。通过组分的精细调控实现了纳米尺度的微观形貌调节，利用原子力显微镜、小角X射线散射等多种表征技术揭示了微结构从多孔纤维结构到岛状结构，再到双连续结构的纳米级形貌转变，总结了微观形貌对离子凝胶光学、热学、机械力学和导电性能的影响规律，揭示了相分离程度对离子凝胶纳米级结构特征和传感相关性能的复杂调节机制。所制得的离子凝胶易于加工成多种柔性传感器，能够精确检测宽压力范围内的人体信号，从微小脉冲波到体重等较大压力信号；该类离子凝胶传感器展现出低检测限（8 Pa）、高压力分辨率（0.055%，人体皮肤分辨率约为7%）、高灵敏度（1.2 kPa–1）和宽线性压力监测范围（0.008–1000 kPa），在极端压缩条件下离子凝胶传感器的响应时间仅数十毫秒，恢复时间约为 20 s。本研究深入探讨了离子凝胶纳米级微观形貌与其性能之间的关联，以期通过分级结构调节软物质材料功能的方法为未来特定应用场景中柔性传感器的制造提供指导。
该工作得到了山东省高等学校青创科技支持计划和山东省自然科学基金的资助。
图1. 离子凝胶的微观形貌与性能调控及其多功能传感应用
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160913
