双层不对称水凝胶

传感致动双高能

热敏层引入微凝胶构建分级结构，非热敏层赋予离子导电，单一水凝胶同时实现高性能机械传感与快速致动。

Wu, Ping · 周宏伟 · 高杨 · Wei, Chuanjuan · 张红梨 · Jin, Xilang · 马爱洁 · Chen, Weixing · 刘汉斌

Journal of Colloid and Interface Science 2024

参数信息

压阻灵敏度

9.40 kPa⁻¹

应变灵敏度因子

0.38

电容灵敏度

3.92 kPa⁻¹

致动响应速率

863 °/min

弯曲幅度

360 °

技术优势

集传感与致动于一身

双层不对称结构使同一水凝胶既能感知机械刺激又能快速弯曲，无需复合不同材料。

响应速度提升

热敏层中微凝胶的分级结构增强了协同响应，致动速率达863°/min。

多模式传感

可实现电阻、压阻、电容三种压力/应变传感，分别获得0.38、9.40 kPa⁻¹、3.92 kPa⁻¹的响应。

可编程致动

利用不对称结构可实现大角度弯曲（约360°），并演示了抓取释放和温度报警。

应用场景

• 水凝胶传感器：以双层水凝胶直接制备应变/压力传感器，免去分别设计传感层的繁琐。
• 可穿戴压力传感：柔性水凝胶贴附皮肤监测日常压力，无需刚性封装。
• 柔性致动器：不对称结构赋予大弯曲与快速响应，可直接用作软体驱动单元。
• 软体机器人：已演示章鱼形水凝胶致动器的抓取释放，展示在软机器人中的应用潜力。