超软耐久离子水凝胶

应变传感兼容人植

通过铁离子预掺策略实现超软与耐久性的协同，克服传统离子后掺导致刚度过高的问题，可兼顾人体穿戴和植物生长监测的贴合需求。

Ma, Yiyue · Shang, Congdi · Yiting, Xu · Xintong, Wu · 朱文新 · 唐文志 · 谭海 · Jianlong, Wang

Advanced Composites and Hybrid Materials 2025

参数信息

杨氏模量

41.7 kPa

永久变形

1.12 %

技术优势

软到能贴植物

预掺铁离子的GPPFe水凝胶杨氏模量仅41.7 kPa，比后掺样品软84.8%，贴在植物表面不会对其组织产生明显压力，可实现共形接触。

循环拉伸不变形

Fe3+与聚合物形成的可逆牺牲键保证了机械稳定性，在150%拉伸应变下循环加载-卸载50次后永久变形仅1.12%，比后掺策略低94.7%，可长期用于人体穿戴。

策略普适可扩展

该离子预掺策略不局限于GPPFe体系，可扩展到设计多种合成水凝胶，为面向不同目标对象的多功能可穿戴电子器件提供通用方法。

应用场景

• 水凝胶生物电子：作为超软、耐久的离子导体，可直接构建贴附于皮肤或植物表面的生物电子界面。
• 可穿戴健康监测：低永久变形和柔软特性使传感器长时间佩戴也不易失效或引起不适，适合人体运动与生理信号监测。
• 植物生长监测：超软模量确保对植物组织压力小，可共形贴合茎叶表面以监测生长应变。
• 电子皮肤：兼具皮肤般的柔软度和抗疲劳性，可作为电子皮肤基底或敏感层。
• 应变传感器：同一款水凝胶传感器可覆盖从人体运动到植物生长的不同应变范围，无需更换材料。