双模传感弹性体阵列：在无液离子网络中集成温度可视化和数字化技术

《ACS Applied Polymer Materials》：Dual-Mode Sensing Elastomer Arrays: Integrating Temperature Visualization and Digitization in Liquid-Free Ionic Networks

液态离子导电弹性体（ICE）采用共价/非共价网络结构，实现高弹性（560%应变）、自愈（89%效率）和可调电导率（3.5×10?? S/m）。整合热致变色微胶囊（28/45/65℃触发）形成双模式传感器，兼具数字传感与温度可视化功能，适用于智能穿戴设备的人机交互损伤预防。

　　

可穿戴电子设备的进步需要灵活的导体来克服现有离子材料的局限性，例如水凝胶中的脱水和离子凝胶中的泄漏问题。与这些传统系统不同，本研究介绍了一种无液离子导电弹性体（ICE），其设计采用了共价/非共价网络结构。这种独特的无液设计不仅规避了蒸发和泄漏等固有问题，还实现了出色的弹性（560%的应变）、自主自修复能力（16小时内修复效率达89%）以及可调的离子导电性（最高可达3.5 × 10^–5 S/m）。更重要的是，我们通过将热致变色微胶囊（分别在28°C、45°C、65°C下触发）集成到ICE基质中，开发出了双模式传感器阵列，能够同时进行数字感知和空间温度可视化。该网络由聚硫辛酸、聚(2-(N-3-磺丙基-N,N-二甲胺)乙基甲基丙烯酸酯和1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺([EMIM][DCA])离子液体组成，能够促进动态氢键作用和静电相互作用，从而在宽广的温度范围（25–120°C）内保持优异的韧性，并实现对生物组织的良好粘附性。作为应变传感器，ICE表现出高灵敏度（0–100%应变时的灵敏度系数为1.36）、快速响应/恢复时间（210/100毫秒）以及优异的耐用性（超过2500次循环）。嵌入的热致变色元件能够提供可逆的实时颜色反馈：当温度超过设定阈值时，颜色会从多色图案变为均匀的黄色。这种双重功能使传感器能够通过电阻变化定量监测关节运动（如手指、手腕、膝盖），并直观地显示热暴露情况，适用于智能可穿戴设备中的人机交互场景，以预防伤害。我们的可扩展策略为多功能传感系统提供了一个多功能平台。