PVA/HEDP/PEDOT∶PSS复合水凝胶的制备及传感应用

摘要

针对水凝胶拉伸性和稳定性不足导致应用受限的问题，采用简便的冻融法开发了一种基于羟基乙基二磷酸（HEDP）辅助的聚乙烯醇（PVA）复合水凝胶，并通过添加导电聚合物3,4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸（PEDOT∶PSS）来提升其导电性能。对复合水凝胶的结构进行表征，测试分析复合水凝胶的溶胀保水性能、力学性能和导电性能，并将其用于应变传感器考察复合水凝胶的应变传感性能。结果表明：PVA和HEDP的质量比为8∶2、PEDOT∶PSS质量分数为15%时，在-25℃的环境中冷冻18 h制备的PVA/HEDP/PEDOT∶PSS复合水凝胶拉伸延展率高达949%，具有0.32 S/m的良好电导率，在400%应变范围内具备优异的线性灵敏度（GF=1.16）；该水凝胶基传感器能够高效监测多种人体运动，包括微小的面部表情变化以及大幅度的关节活动，还能够精准捕捉脉搏波形中的细微变化，在人体活动监测和健康管理领域具有广阔的应用前景。

关键词

复合水凝胶 / 高拉伸性 / 冻融法 / 信号监测

基金资助

河南省科技攻关项目（252102230012,252102211104）; 中原工学院自然科学基金项目（K2025YB017）