基于双网络功能离子水凝胶的双模自供电柔性湿度传感器及其多功能应用研究

为解决单一信号输出且需外接电源的湿度传感器应用受限问题，研究人员开发了一种基于氢键富集策略的双网络功能离子水凝胶传感器。该器件在0.56 cm2面积下实现95% RH时16000倍电阻变化，43% RH时0.62 V电压输出，兼具1.14 μW cm?2功率密度和千次弯曲后95%性能保持率，在呼吸监测、情绪分析及能量收集等领域展现应用潜力。

　　

这项突破性研究展示了一种革命性的双模（电阻/电压）响应湿度传感器。通过氢键富集策略构建的双网络功能离子水凝胶（double-network hydrogel），器件在0.56 cm²微型化尺寸下展现出惊人的环境响应特性：95%相对湿度（RH）时产生16000倍电阻变化，43% RH条件下自发产生0.62 V开路电压，输出功率密度达1.14 μW cm^?2。更令人振奋的是，经过1000次弯曲测试后仍保持约95%的电压输出稳定性，完美解决了传统传感器在柔性场景下的性能衰减难题。研究者通过系统验证，揭示了该器件在医疗健康监测（呼吸模式分析、情绪状态识别）、人机交互（非接触操作、手指动作识别）以及环境能量收集等领域的跨学科应用价值，为新一代智能穿戴设备和物联网传感系统提供了创新解决方案。