紫外辅助同轴数字墨水书写（DIW）3D打印：制备环境自适应离子水凝胶传感器的策略

《Science China-Materials》：UV-assisted coaxial DIW 3D printing: a strategy for fabricating environmentally adaptive ionic hydrogel sensors

　　

摘要

离子导电水凝胶因其优异的柔韧性、可调的电导率以及多刺激响应性，在智能传感领域受到了广泛关注。然而，水凝胶在外界环境中容易冻结、脱水或溶胀，从而丧失其原有结构和功能。因此，提高导电水凝胶的环境适应性仍然是一个挑战。本文采用紫外辅助多材料同轴直写墨水3D打印技术（DIW）实时封装离子水凝胶，制备了具有阵列结构的离子导电水凝胶传感器。核心离子导电水凝胶通过疏水性光固化聚二甲基硅氧烷（PDMS）外壳树脂与外界环境隔离。该传感器展现出优异的环境适应性：在干燥环境或水下放置60天后仍能保持稳定传感性能；可在?20~120 °C的宽温范围内实现精准温度监测；在低温和高温下均具有可靠的传感能力；在酸、碱及有机溶剂中均可稳定应用。本工作提出了一种制造新型离子导电水凝胶传感器的简便策略，克服了传统水凝胶传感器在环境应用方面的局限性。

离子导电水凝胶因其优异的柔韧性、可调的电导率以及多刺激响应性，在智能传感领域受到了广泛关注。然而，水凝胶在外界环境中容易冻结、脱水或溶胀，从而丧失其原有结构和功能。因此，提高导电水凝胶的环境适应性仍然是一个挑战。本文采用紫外辅助多材料同轴直写墨水3D打印技术（DIW）实时封装离子水凝胶，制备了具有阵列结构的离子导电水凝胶传感器。核心离子导电水凝胶通过疏水性光固化聚二甲基硅氧烷（PDMS）外壳树脂与外界环境隔离。该传感器展现出优异的环境适应性：在干燥环境或水下放置60天后仍能保持稳定传感性能；可在?20~120 °C的宽温范围内实现精准温度监测；在低温和高温下均具有可靠的传感能力；在酸、碱及有机溶剂中均可稳定应用。本工作提出了一种制造新型离子导电水凝胶传感器的简便策略，克服了传统水凝胶传感器在环境应用方面的局限性。