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在可穿戴传感器领域，导电水凝胶面临环境和机械稳定性难题。研究人员开展 3D 打印促渗保湿高敏离子水凝胶的研究，通过双保湿剂协同策略，制备出稳定且高敏的水凝胶。其有望用于制造高性能可穿戴传感器，推动行业发展。
在科技飞速发展的当下，可穿戴传感器逐渐走进人们的生活，无论是日常健康监测，还是医疗康复领域，都能看到它们的身影。想象一下，未来人们可以通过穿戴在身上的小型传感器，实时了解自己的身体状况，这是多么令人期待的场景。然而，目前可穿戴传感器的核心材料 —— 导电水凝胶，却面临着诸多挑战。
导电水凝胶作为可穿戴传感器的关键部分，需要在不同环境下保持稳定，同时还要具备高灵敏度，这样才能精准捕捉人体的各种信号。但现实中，在温度较低的环境里，水凝胶容易冻结，导致性能下降；在干燥环境下，水分流失又会使它的导电性大打折扣，机械稳定性也随之变差。这些问题严重限制了导电水凝胶在实际传感器应用中的发展，使得可穿戴传感器难以达到理想的性能，无法满足人们对其越来越高的期望 。为了突破这些瓶颈，推动可穿戴传感器技术的进步，研究人员开启了一场探索之旅。
此次研究由未知研究机构的科研人员开展，他们的研究成果发表在《Biomacromolecules》杂志上。研究人员成功开发出一种长期稳定且高度灵敏的离子导电水凝胶，这一成果意义非凡，为可穿戴传感器的发展带来了新的曙光，有望解决当前导电水凝胶面临的困境，让可穿戴传感器变得更加可靠、实用。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是 3D 打印技术，通过该技术构建了水凝胶的多孔结构。其次采用了协同双保湿剂策略，利用甘油（通过氢键竞争抑制冰核形成）和氯化锂（LiCl，提供动态吸水能力）协同作用来提升水凝胶的稳定性。同时，还借助材料性能测试技术，对水凝胶的拉伸性、粘附性等多种性能进行了测定 。
下面来看具体的研究结果：
- 协同双保湿剂策略提升稳定性：研究人员采用甘油和 LiCl 协同的双保湿剂策略。甘油通过氢键竞争抑制冰核形成，LiCl 提供动态吸水能力。二者协同作用，赋予水凝胶前所未有的稳定性。在 - 60°C 的低温下，水凝胶仍保持不冻结状态；在 25°C 环境中放置 35 天，还能保留 70% 的水分。通过实验监测水凝胶在不同条件下的状态，从而得出这样的结论。
- 独特相互作用实现高拉伸和粘附性：水凝胶通过物理 / 共价相互作用相结合，展现出卓越的拉伸性（应变可达 1270%）和粘附性（60 kPa）。在对水凝胶进行拉伸和粘附力测试实验中，发现其在不同受力情况下的出色表现，进而确定了这种特性。
- 3D 打印多孔结构增强灵敏度：研究人员利用 3D 打印技术制备了具有多孔结构的水凝胶。这种结构极大地增强了水凝胶的灵敏度，其应变系数达到 32，是无孔水凝胶的 3 倍。通过对比有孔和无孔水凝胶在相同刺激下的响应情况，得到了该结论。
- 促渗结构水凝胶用于精准运动检测：将具有促渗结构的导电水凝胶作为可穿戴设备进行测试时，发现其在检测肢体和细微动作（包括语音）方面具有准确的识别能力。研究人员让志愿者佩戴该水凝胶设备进行各种动作测试，收集并分析数据后得出此结论。
综合以上研究，研究人员成功制备出了具备多种优异性能的离子导电水凝胶。这种水凝胶不仅解决了传统导电水凝胶稳定性差的问题，还拥有高灵敏度、高拉伸性和强粘附性等优点。在可穿戴传感器领域，它展现出巨大的应用潜力，有望成为制造柔性可穿戴传感器的理想材料，提升传感器的性能，推动可穿戴设备朝着更加灵敏、稳定和环保的方向发展。未来，随着对这种水凝胶研究的深入和技术的优化，相信可穿戴传感器将在健康监测、医疗诊断等领域发挥更大的作用，为人们的生活和健康带来更多便利和保障。
