近日，我院彭峰教授团队与广东省科学院化工研究所曾炜研究员合作，报道了一种自供电的水凝胶柔性应变传感器，能够在监测人体运动的同时，利用人体的热量为传感器进行供电。相关研究工作以“Wearable self-powered human motion sensors based on highly stretchable quasi-solid”为题发表在国际顶级能源期刊Nano Energy (IF=16.602)上，第一作者为我院2019级化学工程专业研究生陈健豪，太阳成集团tyc151张巧副教授、广东省科学院化工研究所曾炜研究员及张磊高级工程师为共同通讯作者，太阳成集团tyc151为第一通讯单位。

可穿戴电子设备因其可应用于电子皮肤、健康监测、人工智能等方面而受到越来越多的关注。作为其核心部件，基于压力或应变的传感器被迅速设计出来，以持续监测人类的活动、心跳和脉搏，这种传感器将机械运动转换为可检测的信号。然而，传统的传感器是由刚性材料制成的，如硅、金属、半导体等，这些材料不具有高的拉伸性能。同时，这些电池供电的传感器需要频繁充电，这对于长时间监测人类活动并不理想。因此，开发一种灵活的自供电传感器将为可穿戴设备用于人体监测提供更大的可行性。

通过聚丙烯酰胺与海藻酸钠形成的互穿结构双网络离子导电水凝胶，拥有2800%的断裂伸长率以及优异的灵敏度（应变200%时应变灵敏度系数为4）。因此，离子导电水凝胶传感器具有优秀的加载-卸载循环稳定性，在1300次循环下依然能保持稳定的传感性能。水凝胶还拥有优秀的热电性能，塞贝克系数高达11.5mV K^-1及40℃温差下具有94.38 mW m^-2最大输出功率密度。除此之外，离子导电水凝胶还拥有优秀的热电转换效率，其热电优值达到0.087。在设计了一个闭合回路之后，可以成功构建自供电应变传感器，可以将外界输入的信号变化转化为电压变化率的信号输出。

可用于人体健康监测的自供电水凝胶应变传感器的示意图

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106272

（供稿：陈健豪 张巧）