离子液体凝胶的高灵敏特性压力传感器
压力传感器在物联网智能穿戴上有着广泛的应用，其中包括智能窗、显示器、安全系统、移动电话和电子皮肤等。在大量的压力传感器中，开发超柔性、高灵敏度和宽范围的传感器并实现监测人类行为是很重要的。目前，通常是通过引入微纳图形的压阻传感器来提升灵敏度，组装基于纳米结构的复合薄膜可以改善柔性。尽管这种方法到目前为止取得了巨大的进步，但还是限制了器件的延展性，成本高、稳定性低的缺点也大大限制了其在可穿戴传感器方面的应用。
离子导体作为一类功能材料，在能量储存、太阳能转变传感器和电子器件方面扮演着关键角色。其中一种重要的离子导体是含有电解质的水凝胶，这种水凝胶具备将高度拉伸性、透明性和生物相容性结合在一起的特点，因此它在可拉伸离子器件和电子皮肤上有着重要的应用，但是较低的传感稳定性限制了其在可穿戴器件更广的应用。相比较而言，离子胶体代表一类重要的传感材料，其包含了含离子液体的聚合物，既具有固体又具备液体，聚合物网络框架提供了防止离子液体泄漏的弹性固体结构，而离子液体又保证了导电性。因此，离子胶体可以开发出来广泛地应用于可穿戴电子设备领域，尤其是电子皮肤。值得注意的是离子胶体中的非导电聚合物影响了导电性，从而降低了灵敏度。尽管到目前为止，多功能高灵敏度的离子凝胶的压力传感器已经开发出来，但是由于材料的限制，还面临着巨大的挑战。
中科院的研究人员成功合成碳碳双键的[VEIm][DCA]离子凝胶，并且其具备空气稳定、高导电率和半透明性，优化后的基于该离子凝胶的传感器表现出极好的机械性能和压力感应特性。
图1. （a）离子液体凝胶中组成的分子式；（b）离子凝胶合成示意图；（c）离子液体凝胶聚合前和聚合后的照片
图2. （a）器件结构示意图；（b）在4 V电压下，电流变化与压力之间的关系；（c）该工作与其他工作在灵敏度和检出限之间的比较；（d）在不同轻物质材料的压力下电流的变化
参考文献：Zhang S, Wang F, Peng H, et al. Flexible Highly SensitivePressure Sensor Based on ionic liquid Gel Film[J]. ACS Omega, 2018.
