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PVA 基导电水凝胶在可穿戴柔性电子设备应用中潜力巨大，但离子电导率和机械强度低限制其发展。研究人员制备 PSBMA1-PMAZ1.5互穿导电水凝胶。该水凝胶性能良好，在多领域有应用潜力，为新一代柔性电子产品提供示范。
在科技飞速发展的当下，可穿戴柔性电子设备逐渐融入人们的生活，成为研究热点。其中，柔性应变传感器和超级电容器备受瞩目。柔性应变传感器就像给机器人赋予了 “皮肤”，能让它们感知外界的压力、拉伸等变化；超级电容器则为可穿戴设备提供稳定的能量来源，就像小巧却能量巨大的 “充电宝”。而水凝胶，因其具有与人体皮肤相似的柔韧性和可调节的机械性能，成为制造这些设备的理想材料。
不过，传统的水凝胶存在一些 “小麻烦”。当它作为导电水凝胶用于可穿戴设备时，离子电导率不够高，这意味着电子在其中传递不顺畅，影响设备的响应速度；同时，它的机械强度也不足，在反复拉伸、挤压的过程中容易损坏。以 PVA（聚乙烯醇）为基础的导电水凝胶，虽然有应用潜力，但这些缺点严重阻碍了它在实际中的使用。为了解决这些问题，来自国内的研究人员展开了深入研究，他们的成果发表在《Carbohydrate Polymers》上。
研究人员采用了一系列技术方法来制备新型水凝胶。他们先将甘油与 HPMC（羟丙基甲基纤维素）混合，然后加入 PA（植酸）和 PVA，使水凝胶链相互缠绕形成交织网络结构。之后，通过光引发的方式将两性离子单体 2-(甲基丙烯酰氧基) 乙基] 二甲基 -(3 - 丙基磺酸盐) 氢氧化铵（SBMA）引入水凝胶网络，再用简单的浸泡法将氯化锌（ZnCl2）电解质盐添加进去 。
水凝胶的制备与机械性能
研究人员以 PVA 为底物，添加 PA 和 HPMC，以 ZnCl2为电解质前体，I2959 为光引发剂，SBMA 为两性离子单体，通过这种方法制备出 PSBMA1-PMAZ1.5水凝胶。这种水凝胶通过双网络结构获得了较好的机械性能，它具有较高的拉伸性和韧性，能够承受较大的变形而不破裂。
水凝胶作为柔性应变传感器的性能
制备的水凝胶制成的柔性应变传感器表现出色。它的检测范围很宽，在 0 - 600% 的应变范围内都能有效检测。灵敏度较高，在该应变范围内 GF（应变系数）达到 1.1。而且，它对温度和湿度的变化有稳定的电信号响应。这意味着它不仅能感知人体的各种运动，还能对环境中的温湿度变化做出反应，在不同的环境条件下都能稳定工作。
水凝胶作为超级电容器的性能
以该水凝胶为电解质组装的超级电容器，检测范围在 25°C - 40°C。在这个温度区间内，以活性炭为电极的超级电容器展现出良好的电容特性，能够稳定地存储和释放电能，为可穿戴设备提供可靠的能源支持。
水凝胶的其他性能
PA 提供的羧酸基团增强了 SBMA 的韧性，其亲水基团还加速了 SBMA 的交联。HPMC 作为可溶性纤维素衍生物，与多种聚合物水凝胶系统具有良好的相容性，二者共同赋予水凝胶独特的性能。这种水凝胶还能用于温湿度传感，在一定的温湿度范围内表现出稳定的性能。它具有最佳应变 739%、出色应力 2.694MPa，滞后低（≤11.68% ），在人体运动检测和作为传感器书写等实际应用中潜力巨大，其在 40°C 时离子电导率为 0.48S/m（室温时为 0.803S/m ）。
研究人员成功制备出 PSBMA1-PMAZ1.5导电水凝胶，解决了 PVA 基导电水凝胶离子电导率低和机械强度不足的问题。这种水凝胶在可穿戴柔性电子设备领域展现出巨大的应用潜力，可用于制造性能更优的柔性应变传感器和超级电容器，为新一代柔性电子产品的发展提供了重要的参考和示范。它在生物医学、人工智能等领域也可能发挥重要作用，比如用于人体健康监测的可穿戴设备，或者为智能机器人提供更灵敏的 “感知皮肤”。这一研究成果为相关领域的进一步发展奠定了坚实的基础，有望推动可穿戴柔性电子设备的广泛应用和技术升级。
