图3(a)不同AMP含量的QCS-AMP/PAAm水凝胶的电导率。(b)QCS-AMP/PAAm水凝胶的AMP/QCS含量为62.4 wt%(厚度为2毫米)的紫外线透射率。(c)在QCS/PAAm和QCS-AMP/PAAm水凝胶上原代成纤维细胞的细胞活力。(d)水凝胶应变传感器相对于各种施加的拉伸应变的相对电阻变化和规格系数。(e)通过拉伸到各种应变(30–500%)，水凝胶应变传感器的相对电阻变化。(f)水凝胶应变传感器的响应和恢复时间。(g)在输入应变为500%时水凝胶应变传感器的信号磁滞。(h)在50%应变，100 mm min-1的拉伸速率下，水凝胶传感器在100个拉伸-松弛循环中的相对电阻变化曲线。

除应变感测能力外，可穿戴电子设备对压力刺激的感知能力也很重要。因此，对水凝胶传感器的压力感测能力进行了进一步的研究。图4a示出了在不同压力下水凝胶传感器的ΔR/ R0的曲线。ΔR/R0首先在低压范围(0-22 kPa)中迅速增加，GF为0.013 kPa-1。然后，随着压力的进一步增加，ΔR/R0显示出缓慢的变化趋势，并且在22–50 kPa的压力范围内GF下降至0.002 kPa-1。这是因为水凝胶在高压下会过度变形。离子传输受到限制，最终导致灵敏度降低。51图。图4b显示了在不同压力下压力传感器的感测性能。压力传感器可以识别不同程度的压力，并具有出色的感测稳定性。此外，压力传感器对不同的压力频率敏感(图4c)。如图4d所示，输入压力曲线与输出电信号之间存在很大的同步性，表明水凝胶压力传感器具有出色的可忽略的滞后性。

图4(a)在不同压力下水凝胶压力传感器的相对电阻变化曲线。(b)在1.5 kPa，3.0 kPa和8.3 kPa的不同压力下的相对电阻变化。(c)在不同压力速度和8.3 kPa压力下相对电阻随时间的变化。(d)水凝胶压力传感器的信号同步性强。(e)安装在食指上的触觉传感器的照片，用于抓握和释放盛有不同水量的烧杯，以及(f)实时相对电阻变化曲线。

具有应变和压力敏感性的杰出特征，可忽略的机电滞后，宽泛的传感范围以及出色的生物相容性，这种受DNA启发的水凝胶有望作为可穿戴式可穿戴传感器用于监测全身运动和生理信号(图5a)。传感器可以通过明显的电阻变化来准确地区分弯曲角度的变化(图5b)。同样，可穿戴式传感器可以捕获手腕的运动(图5c)。此外，可穿戴式传感器能够通过ΔR/R0的频率变化差异识别各种步行状态。如图5d所示，随着步行速度的增加，不同步行速度下的响应曲线呈现出从密集到稀疏的趋势。此外，传感器可以轻松跟踪微妙的面部表情变化。当将水凝胶传感器安装在额头上时，皱眉的形成过程会根据可重复且规则的电信号及时记录下来(图5e)。

图5(a)用于监测全身运动和生理信号的可穿戴水凝胶传感器的示意图。(b)以不同角度(0°，30°，45°和90°)弯曲手指时，相对电阻随时间变化的曲线。水凝胶传感器在监测中的应用(c)手腕弯曲;(d)步行;(e)皱眉;(f)呼吸和(g)说话。(h)使用软刷对水凝胶传感器的周期性剪切力进行感测。(i)附着在气球上的水凝胶传感器对气球反复充气和放气的响应。

参考文献:doi.org/10.1039/D0TA11437E

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