关键词：单体2-甲氧基乙基丙烯酸酯，多肽交联剂PBLG，无溶剂固态离子导电弹性体，复合碳纳米管，MXene

High-Stretch, Low-Hysteresis, Low-Temperature Tolerance Ion-Conducting Elastomer for Stable Strain and Temperature Sensing

Advanced Functional Materials，Early View e76627

https://doi.org/10.1002/adfm.76627

一、研究背景

无溶剂固态离子导电弹性体（ICE）克服了传统水基离子凝胶溶剂易挥发、易漏液失效的缺陷，是柔性传感器领域极具潜力的导电介质材料。然而，现有ICE材料普遍存在性能短板，难以兼顾多重实用需求：

1. 拉伸极限低，无法适配人体大形变穿戴场景；

2. 拉伸循环滞后效应显著，多次形变后传感信号漂移严重，测量重复性差；

3. 低温环境下高分子链段易冻结硬化，导电与力学性能大幅衰减，难以在低温工况下使用；

4. 材料自身粘附性弱，与皮肤、基底的贴合性差，需额外添加粘接层。

针对上述瓶颈，本研究设计了多肽动态交联体系，同步实现了集高拉伸、低滞后、耐低温、强粘附于一体的离子导电弹性体，并搭建了双功能柔性传感器。

二、材料制备与结构表征

原料包含四组分：

1. 单体2-甲氧基乙基丙烯酸酯（MEA）：构成柔性聚合物主链，为锂离子提供传输通道；

2. 多肽交联剂PBLG：分子内存在α-螺旋可逆折叠结构，是材料动态力学性能的核心来源；

3. 锂盐LiTFSI：解离产生游离离子，赋予材料离子导电能力；

4. 光引发剂1173：经紫外光辐照触发自由基共聚交联。

制备流程：将各组分均匀混合后，经紫外光固化10分钟，通过一步原位交联得到PBLG交联型固态离子导电弹性体（PBLG-crosslinked ICE）。

三、柔性应变-温度双传感器件性能

基于PBLG交联ICE制备的一体化柔性传感器，可同步响应应变与温度两类信号：

1. 循环耐久性：连续10000次往复拉伸循环后，电阻响应信号无漂移、无衰减，传感重复性优异；

2. 双响应机制：拉伸形变改变离子导电通路长度，实现应变检测；温度变化调控离子迁移速率，实现温度同步监测；

3. 实际应用：可作为可穿戴设备实时捕捉人体关节、肢体运动信号，同时持续监测体表温度，适用于人体生理信号监测场景。

四、研究创新点

1. 交联体系创新：引入含可逆α-螺旋结构的多肽PBLG作为动态交联剂，依靠非共价可逆相互作用，使单一材料同步具备超高拉伸、超低滞后、强粘附三大核心力学性能；

2. 环境适应性创新：开发耐低温无溶剂ICE，在-15℃下仍保持优异的拉伸与导电性能，拓宽了柔性传感器的低温应用场景；

3. 器件功能创新：无需多层复合结构，单一本征材料即可完成应变、温度双参数同步传感，简化了柔性电子器件的制备流程；

4. 实用化优势：万次循环无信号漂移、高透明、自粘附的综合特性，大幅提升了可穿戴传感设备的长期使用可靠性。

五、拓展研究思路

1. 对多肽侧链进行分子改性，进一步降低滞后系数、拓宽低温耐受区间；

2. 开发低成本天然多肽衍生物替代PBLG，降低材料制备成本；

3. 复合碳纳米管、MXene等导电填料，提升传感器应变灵敏度，拓展微小形变高精度检测场景；

4. 集成无线传输模块，构建完整的便携式人体健康监测系统。

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