基于滑动环结构的水凝胶传感器实现-42°C至50°C极宽温域适应性——面向冬泳监测应用

为解决导电水凝胶在极端环境下的应用难题，研究人员通过2-甲氧基乙基丙烯酸酯、N-烯丙基硫脲单体和聚轮烷交联剂的协同作用，开发出具有抗溶胀、自粘附特性的水凝胶传感器。该材料在-42°C低温海水和50°C高温中均保持稳定线性传感性能，为极地作业和冬泳监测提供了创新解决方案。

　　

这项突破性研究设计了一种基于聚轮烷(polyrotaxane)滑动环结构的智能水凝胶，通过2-甲氧基乙基丙烯酸酯(2-methoxyethyl acrylate)与N-烯丙基硫脲(N-allylthiourea)的精准聚合，构建出动态氢键网络。植酸(phytic acid)的引入赋予材料卓越的保水能力，而独特的滑动环结构像"分子弹簧"般有效分散应力。该传感器在2°C海水环境中仍能精准捕捉人体运动信号，其-42°C至50°C的稳定工作区间刷新了水凝胶材料的温域纪录。特别值得注意的是，材料中硫脲基团与醚键形成的"双锁氢键"机制，使其在冬泳等极端场景下展现出类皮肤般的环境适应性，为极地科考和冰雪运动监测提供了全新工具。