离子液体柔性传感_离子液体【默尼离子液体定制】
2026-07-16 13:39:41
HeYan
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离子液体基自愈合弹性体 水下 TENG 传感新方案
一、研究背景与技术痛点
水下高湿度、水压波动等复杂环境易导致传感设备信号漂移、运行失稳，传统硬质水下传感器无法适配人体肢体活动，佩戴舒适度与适配性差。摩擦纳米发电机（TENG）在柔性可穿戴、自供电传感领域应用潜力突出，但输出信号易受环境电场与界面电荷状态影响，水下环境适应性弱。
现有柔性离子电极多为溶剂依赖型水凝胶，水下易出现溶胀、水分渗透问题，搭配常规夹层封装仍难以保障长期运行稳定性，因此亟需实现电极材料分子设计与防水封装的协同优化。
二、自愈合离子弹性体材料设计
大连海事大学王思远、徐鹏、徐敏义团队提出协同设计策略，通过光引发共聚两种不同侧链长度的羧基化离子液体单体，合成无溶剂自愈合离子弹性体（SHIE）用作柔性电极。
材料中短链单体助力快速聚合与刚性网络构建，长链单体增强材料柔韧性；体系内存在可迁移的 TFSI⁻离子，以及氢键、离子 - 偶极、静电等多重超分子相互作用，可通过调整单体比例精准调控材料的力学与电学性能，适配不同场景的柔性电极需求。
三、材料核心性能表征
该离子弹性体综合性能适配水下长期穿戴需求：
离子电导率随长链单体比例提升而下降，超分子作用增强会限制离子迁移；
力学性能呈非单调变化，单体等摩尔比时材料强度最低、断裂应变最高；
依托动态非共价键的自愈合特性，16 小时愈合效率可达 83.31%。
材料整体具备无溶剂、热稳定性好、机械强度高的优势，可满足水下柔性电子器件的长期运行要求。
四、TENG 器件构建与稳定性能
团队基于 SHIE 电极构建多层单电极摩擦纳米发电机（SHIE-TENG），采用 Ecoflex 防水封装与 CPP 屏蔽层协同方案，从结构层面保障水下环境的输出稳定性。器件基于接触起电与静电感应原理工作，人体接触时最高开路电压达 14.32V，瞬态响应速度快，同时支持非接触式传感。
器件耐久性表现优异，电极自愈合后，经室温存放 10 天、2520 次接触分离循环，输出电压几乎无衰减，长期运行稳定性与抗损伤能力突出。
五、水下场景应用验证
该传感器件可贴附于手指、手腕、四肢、颈部等多部位，精准区分敲击次数、关节弯曲幅度、行走跳跃等大动作，以及吞咽、点头等细微生理运动，信号特征清晰稳定，可为深度学习辅助的运动识别提供可靠数据支撑。
团队基于莫尔斯电码编解码策略，搭建了适配潜水场景的简易信息传输系统，可将不同敲击动作转换为可识别的 SOS 信号，实现水下应急通信功能。
六、研究结论
本研究通过电极材料分子设计与专用可浇注封装的协同优化，构建了可在水下稳定运行的柔性 TENG 传感系统，兼具优异的自愈合能力、循环稳定性与运动识别精度，为水下可穿戴运动感知、应急通信设备的开发提供了可靠的技术方案。![离子液体基自愈合弹性体 水下 TENG 传感新方案]( "1784181045752820.png")
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894726036533
原文作者：
Hongyu Wang, Yuanzheng Li, Jianhua Liu, Xingfu Wan, Yuchen Li, Gengchen Xu, Haichao Yuan, Siyuan Wang, Peng Xu, and Minyi Xu
DOI: 10.1016/j.cej.2026.176192
标签: 离子液体 离子液体应用 默尼离子液体定制
