高韧性、抗冻且耐真空的共晶凝胶，适用于极端环境下的自供电压力传感

《Science China-Materials》：High-resilience, anti-freezing, and vacuum-tolerant eutectogel for self-powered pressure sensing in extreme environments

自供电传感器中摩擦纳米发电机（TENG）材料需解决传统材料机械耐用性、环境稳定性及传感性能不足问题。本研究开发基于深熔盐溶剂（DES）和聚（衣康酸-共-2-羟乙基丙烯酸酯）聚合物网络的新型eutectogel，具有97.8%拉伸弹性、48.02 mS/m高导电性及强附着力，在-40°C仍保持75.7%拉伸和69.4%压缩弹性，经24小时真空处理后性能稳定，其自供电压力传感器响应时间16 ms，可承受16000次循环且在-60°C和真空环境中可靠运行，适用于极端环境下的长期压力监测。

　　

摘要

随着物联网和智能传感技术的快速发展，摩擦电纳米发电机（TENGs）为自供电传感器提供了新的高效能量收集解决方案。然而，传统的TENG材料在机械耐久性、环境稳定性和极端条件下的传感性能方面存在局限性。因此，本研究开发了一种基于深度共晶溶剂（DES）和聚（伊塔康酸-2-羟基乙基丙烯酸酯）（P(IA-HEA)）聚合物网络的新型共晶凝胶。通过精细的分子设计和微观结构改良，这种共晶凝胶具有低滞后性、优异的弹性（97.8%）、高导电性（48.02 mS m^?1）以及强的粘附力。由于DES的冰点低且挥发性小，P(IA-HEA)共晶凝胶在-40°C时的拉伸弹性仍保持在75.7%，压缩弹性保持在69.4%。此外，在-0.1 MPa真空环境中储存24小时后，其弹性没有显著变化。含有该共晶凝胶的自供电TENG压力传感器表现出快速的响应时间（16 ms），并且在16000次接触-分离循环后信号输出稳定。此外，该传感器在-60°C和真空（-0.1 MPa）条件下也能可靠运行。这种高弹性的柔性自供电传感器适用于极端环境，能够实现长期、可靠的压力监测。