關(guān)鍵詞導(dǎo)電有機(jī)凝膠；聚乙烯醇；聚吡咯；可穿戴應(yīng)變傳感器；環(huán)境穩(wěn)定性

近年來，可穿戴電子設(shè)備由于其具有柔性、靈活性、便攜性和耐用性，以及與人體皮膚接觸的舒適性，迅速成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)[1-5]，為監(jiān)測人體運(yùn)動、健康狀態(tài)和提供個性化醫(yī)療保健方案開辟了新路徑，在智能醫(yī)療和運(yùn)動科學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景[6-7]。在可穿戴電子設(shè)備中，材料的選擇至關(guān)重要，尤其是需要直接與皮膚接觸的傳感器材料。水凝膠因具有獨(dú)特的柔軟質(zhì)地、優(yōu)異的可拉伸性和良好的生物相容性，成為電子皮膚[8]、軟機(jī)器人[9]和可穿戴應(yīng)變傳感器[10]等領(lǐng)域的理想候選材料。水凝膠不僅可以緊密貼合人體曲線，還能在拉伸和彎曲等變形過程中保持功能穩(wěn)定。然而，傳統(tǒng)水凝膠在力學(xué)性能和環(huán)境穩(wěn)定性方面存在明顯不足。例如，在自然環(huán)境中，水凝膠容易失水干燥，導(dǎo)致性能下降；在低溫條件下，水凝膠容易變脆斷裂。這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了水凝膠在可穿戴應(yīng)變傳感器中的實(shí)際應(yīng)用[11]。因此，設(shè)計和開發(fā)具有優(yōu)良環(huán)境穩(wěn)定性的新型導(dǎo)電水凝膠，對于實(shí)現(xiàn)性能穩(wěn)定的可穿戴傳感設(shè)備至關(guān)重要。

為了解決傳統(tǒng)水凝膠在力學(xué)性能和環(huán)境穩(wěn)定性方面的不足，近年來，研究者提出了多種創(chuàng)新的設(shè)計策略，以滿足不同環(huán)境下的需求。其中一個重要的方法是將有機(jī)溶劑引入到水凝膠體系中，通過改變水凝膠的化學(xué)和物理性質(zhì)增強(qiáng)其環(huán)境適應(yīng)性。常用的有機(jī)溶劑包括甘油[12]、乙二醇[13]、聚乙二醇[14]和二甲基亞砜（DMSO）[15]，這些溶劑能夠在不同程度上改善水凝膠的力學(xué)性能和環(huán)境穩(wěn)定性。例如，甘油因具有良好的生物相容性和低揮發(fā)性而被廣泛用于制備耐低溫水凝膠。有研究表明，在水凝膠中加入適量的甘油可以顯著提高其在低溫下的彈性和導(dǎo)電性[16]。此外，甘油還能夠通過減少水分的蒸發(fā)延長水凝膠的使用壽命[17]。乙二醇和聚乙二醇因具有優(yōu)良的保濕性能和化學(xué)穩(wěn)定性，被用于制備高拉伸性和耐久性水凝膠。乙二醇可通過與水分子形成氫鍵，降低水凝膠的冰點(diǎn)，防止其在低溫下變脆[18]。聚乙二醇不僅具有類似的效果，還能夠通過調(diào)節(jié)其分子量和鏈長，進(jìn)一步改善水凝膠的力學(xué)性能和生物相容性[19]。DMSO是一種常用的生物醫(yī)學(xué)防凍劑，具有強(qiáng)極性、高沸點(diǎn)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等特性，可以按任意比例與水互溶，能夠通過與水分子形成氫鍵，顯著降低水凝膠體系的冰點(diǎn)，并防止水分的蒸發(fā)，從而提高水凝膠在低溫環(huán)境下的彈性和穩(wěn)定性[20]。Wang 等[21]利用DMSO-H2O 溶劑體系，結(jié)合聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）和碳納米管（CNCS），成功合成了一種離子導(dǎo)電水凝膠。這種水凝膠不僅在低溫下保持了良好的彈性和導(dǎo)電性，還展現(xiàn)出優(yōu)異的響應(yīng)性和穩(wěn)定性，可用于監(jiān)測人體的關(guān)節(jié)和肌肉運(yùn)動以及聲帶和脈搏等微小運(yùn)動。Li等[22]采用簡單的一鍋法，將PVA、纖維素納米纖維（CNF）以及氯化鋁六水合物（AlCl3·6H2O） 溶解在DMSO-H2O 的二元溶劑中，成功合成了新型離子導(dǎo)電水凝膠。DMSO 與水分子形成氫鍵，顯著降低了水凝膠的冰點(diǎn)，阻止了水分蒸發(fā)，從而增強(qiáng)了水凝膠在低溫環(huán)境下的彈性和穩(wěn)定性。Zhou 等[23]采用丙烯酸（AA）、[2-（甲基丙烯酸甲氧乙基）二甲基-（3-磺酸丙基）氨基甲酸酯]（SBMA）和乙二醇甲基醚丙烯酸酯（MEA）的共聚物與天然材料殼聚糖（CS）在DMSO-H2O的有機(jī)溶劑體系中共溶，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。DMSO通過與水分子形成分子間氫鍵，有效降低了水凝膠的冰點(diǎn)并防止其在高溫下快速蒸發(fā)，不僅提高了水凝膠的應(yīng)用范圍，還增強(qiáng)了在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性。

導(dǎo)電性是實(shí)現(xiàn)水凝膠在可穿戴電子設(shè)備中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素，因此，在解決了水凝膠力學(xué)性能和環(huán)境穩(wěn)定性問題后，導(dǎo)電性成為進(jìn)一步關(guān)注的重點(diǎn)。為了滿足此需求，研究者將導(dǎo)電聚合物引入水凝膠結(jié)構(gòu)中，其中，聚吡咯（PPy）作為一種經(jīng)典的導(dǎo)電聚合物，具有高導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性和良好的生物相容性，被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)電水凝膠的合成[24-26]。然而，傳統(tǒng)水凝膠中的導(dǎo)電聚合物通常是隨機(jī)分散的，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致導(dǎo)電性能不均勻和不穩(wěn)定。為了解決此問題，研究者探索了多種策略優(yōu)化導(dǎo)電聚合物在水凝膠中的分布和排列，其中一種有效的方法是利用植酸（PA）分子通過質(zhì)子化作用與PPy 上的氨基反應(yīng)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。這種交聯(lián)結(jié)構(gòu)可在水凝膠內(nèi)部原位生成網(wǎng)狀的導(dǎo)電聚合物網(wǎng)絡(luò)，避免了導(dǎo)電性納米粒子的聚集，并為電子傳遞提供了連續(xù)的導(dǎo)電路徑[27]。這種結(jié)構(gòu)不僅提高了水凝膠的導(dǎo)電性，還增強(qiáng)了其穩(wěn)定性和均勻性。盡管PPy 和PA 交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)具有良好的導(dǎo)電性，但其機(jī)械性能較差。PPy 和PA 交聯(lián)的水凝膠通常較脆，在應(yīng)變和拉伸條件下容易斷裂。為了提高水凝膠的綜合性能，需要引入一個柔性的基本骨架增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度和延展性。PVA 具有良好的生物相容性、長鏈結(jié)構(gòu)和豐富的羥基功能團(tuán)，被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)電水凝膠體系中[28-31]，成為理想的基體材料。PVA 的長脂肪鏈結(jié)構(gòu)賦予其良好的柔韌性和延展性，豐富的羥基功能團(tuán)有助于形成強(qiáng)大的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步增強(qiáng)水凝膠的機(jī)械性能。

本研究以二甲基亞砜（DMSO）為溶劑、PVA 為基本骨架，通過單寧酸（TA）與PVA 鏈之間的氫鍵作用形成有機(jī)凝膠。這種氫鍵網(wǎng)絡(luò)不僅加速了凝膠的形成，也提高了其機(jī)械性能。為了增強(qiáng)導(dǎo)電性，在其中引入了吡咯（Py）單體，并以過硫酸銨（APS）為聚合反應(yīng)的引發(fā)劑，同時以PA 分子為導(dǎo)電摻雜劑和交聯(lián)劑[32]，通過在膠體內(nèi)部形成PPy，制備了PVA/PPy 有機(jī)凝膠。PVA/PPy 有機(jī)凝膠網(wǎng)絡(luò)中的有機(jī)溶劑既可改善凝膠的機(jī)械性能，又可防止水分的流失，顯著提高了凝膠材料的環(huán)境穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的PVA/PPy 有機(jī)凝膠在多種環(huán)境下均表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，在可穿戴應(yīng)變傳感器中有較大的應(yīng)用潛力，在對人體的細(xì)微生理信號和運(yùn)動狀態(tài)（如脈搏跳動、喉嚨活動和關(guān)節(jié)運(yùn)動）的準(zhǔn)確監(jiān)測方面顯示出良好的傳感性能（圖1）。此外， PVA/PPy 有機(jī)凝膠在自然環(huán)境下放置48 h 以上仍能保持穩(wěn)定的傳感性能，進(jìn)一步證明了其良好的環(huán)境穩(wěn)定性和實(shí)用性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

CHI660E電化學(xué)工作站（上海辰華公司）；HITACHI Su8010掃描電子顯微鏡（日本日立公司）；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（上海力辰公司）；Color Squid 磁力攪拌器（德國IKA 公司）；NICOLET iS50傅里葉變換紅外光譜儀（美國賽默飛公司）；BT 125D電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）；超純水機(jī)（美國密理博公司）；DTG-60H自動差熱熱重分儀（日本島津公司）；LGJ-12A真空冷凍干燥機(jī)（北京四環(huán)公司）。

Py、TA、PVA （PVA-117， MW～145000）和APS（分析純，阿拉丁生化科技有限公司）；PA（50%溶液）和DMSO（分析純，北京伊諾凱科技有限公司）。實(shí)驗(yàn)用水為超純水（≥18 MΩ?cm）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 導(dǎo)電有機(jī)凝膠的制備

在90 ℃水浴中，將PVA 溶解于DMSO 中，制成PVA 溶液。在2 g PVA 溶液（濃度（m/m）分別為6%、7%、8%和9%）[10]中分別加入0.1 mL Py 單體，攪拌均勻。在1 mL水中依次加入0.150 g TA和0.283 g APS，攪拌均勻后加入到上述PVA溶液中，繼續(xù)攪拌，直至混合液澄清，加入0.92 mL PA溶液，再次攪拌均勻。將混合液倒入模具中，靜置固化15 min，制得PVA/PPy有機(jī)凝膠樣品，分別命名為PVA6/PPy、PVA7/PPy、PVA8/PPy和PVA9/PPy。

1.2.2 導(dǎo)電有機(jī)凝膠的表征

將制備好的PVA6/PPy、PVA7/PPy、PVA8/PPy和PVA9/PPy有機(jī)凝膠進(jìn)行冷凍干燥處理，隨后研磨成粉末，采用KBr 壓片法制備樣品，使用傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）進(jìn)行測試，掃描范圍為4000～400 cm–1，掃描次數(shù)為32次。同時，分別制備TA、PA和PVA樣品作為對照。

將冷凍干燥后的4 種凝膠樣品在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行熱重分析（TGA），溫度范圍設(shè)定為40～350 ℃，升溫速率為8.0 ℃/min，考察樣品的熱穩(wěn)定性。

將冷凍干燥后的4 種凝膠樣品在真空下進(jìn)行噴金處理，利用掃描電子顯微鏡觀察其微觀形貌，以分析凝膠的結(jié)構(gòu)和孔隙特性。

1.2.3 導(dǎo)電有機(jī)凝膠的穩(wěn)定性測試

采用宏觀觀察和傳感性能測試相結(jié)合的方法評估有機(jī)凝膠的穩(wěn)定性。將凝膠樣品放置在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中48 h，觀察其體積變化。同時，將樣品連接到電化學(xué)工作站，放置0、24 和48 h 后，測試手指彎曲-伸直動作時的電信號變化。此外，將PVA/PPy 有機(jī)凝膠固定在手肘處，進(jìn)行120 次彎曲-伸直動作，考察其傳感信號的穩(wěn)定性。

1.2.4 導(dǎo)電有機(jī)凝膠的應(yīng)變傳感性能測試

應(yīng)變傳感實(shí)驗(yàn)方案已獲東北師范大學(xué)科技倫理委員會批準(zhǔn)（批準(zhǔn)文號：MA-2021-0001），并且受試者知情同意。

將PVA/PPy 有機(jī)凝膠裁剪成條狀，固定在指關(guān)節(jié)、手背、肘關(guān)節(jié)和肱二頭肌等部位，并連接到電化學(xué)工作站。通過手指彎曲-伸直、手背握拳-放松、手肘彎曲-伸直和肱二頭肌收縮-放松等動作，記錄不同形變下的電信號變化。采用安培法（i-t）進(jìn)行測試，工作電壓為0.5 V。此外，將凝膠樣品黏附在喉嚨和手腕處，監(jiān)測喉嚨吞咽、聲帶振動以及脈搏跳動等微小動作的電信號變化。

2 結(jié)果與討論

2.1 導(dǎo)電有機(jī)凝膠的紅外光譜表征

凝膠的紅外光譜如圖2A 所示，在曲線1 中， 3414.04 cm–1 處的寬吸收帶歸屬于—OH 的伸縮振動，在1615.11和1534.83 cm–1 處觀察到芳香族C=C伸縮振動的特征峰，同時還出現(xiàn)了C=O基團(tuán)在1715.75 cm–1處的伸縮振動峰以及C—O在1192 cm–1 處的伸縮振動峰。在900～550 cm–1 范圍內(nèi)也顯示出苯環(huán)中C—H鍵的變形振動特征峰[33]。在曲線3 中， 3415.33 cm–1 處的寬吸收帶同樣屬于—OH 的伸縮振動， 1637.44 cm–1處為C=O（羰基）的伸縮振動， 1384.60 cm–1 處的譜帶是由CH2 擺動引起的， 1107.47 cm–1 處的峰來源于C—O的伸縮振動和O—H 的面內(nèi)彎曲[34]。在曲線2中， 3443.25 cm–1 處的寬吸收帶歸屬于—OH 的伸縮振動峰， 1635.24 cm–1 處的峰為PA的P—OH的伸縮振動， 1062.68 cm–1 處的峰為P—O—C的伸縮振動[35]。對于4 個PVA/PPy 有機(jī)凝膠樣品（曲線4～7），分別在3444.76、3445.64、3419.71 和3447.98 cm–1 處觀察到—OH和N—H的伸縮振動峰，在2925.82、2923.60、2922.16和2922.65 cm–1 處觀察到CH2 基團(tuán)的不對稱伸縮振動峰。1631.03、1633.68、1638.17 和1638.15 cm–1 處的峰歸屬于吡咯環(huán)中的C=C 伸縮振動，而1454.85、1455.05、1455.63和1458.73 cm–1 處的峰歸屬于吡咯環(huán)中的C—N伸縮振動峰[32， 36-37]。上述紅外光譜結(jié)果證實(shí)了PVA/PPy有機(jī)凝膠的成功制備。

2.2 導(dǎo)電有機(jī)凝膠的熱重分析

由熱重分析曲線（圖2B）可知， PVA6/PPy、PVA7/PPy、PVA8/PPy和PVA9/PPy有機(jī)凝膠的初始失重溫度分別為163.92、155.91、155.50 和161.23 ℃，而質(zhì)量變化速率最大的溫度分別為183.33、195.29、196.50和196.75 ℃。熱重分析結(jié)果表明，不同配比的PVA/PPy有機(jī)凝膠在熱穩(wěn)定性上存在差異，但總體上表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。

2.3 導(dǎo)電有機(jī)凝膠的掃描電子顯微鏡表征

從圖3 的掃描電鏡圖可以看出， 4 種凝膠樣品均具有多孔結(jié)構(gòu)。其中， PVA6/PPy 有機(jī)凝膠的孔洞較大且分布稀疏，平均孔徑約為7.0 μm，電導(dǎo)率為0.79 S/cm；而PVA7/PPy 有機(jī)凝膠的孔徑有所減小，結(jié)構(gòu)也更加致密，平均孔徑約為6.1 μm， 電導(dǎo)率為0.72 S/cm。隨著PVA 濃度進(jìn)一步增加， PVA8/PPy 有機(jī)凝膠的孔徑進(jìn)一步縮小至5.2 μm， 電導(dǎo)率為0.65 S/cm， 而PVA9/PPy 有機(jī)凝膠的孔徑最小，約為4.1 μm，電導(dǎo)率為0.58 S/cm?？傮w而言，隨著PVA 濃度增大，凝膠的孔徑逐漸減小，膠體結(jié)構(gòu)顯得更加致密。這種變化趨勢表明，通過調(diào)整PVA 濃度，可以有效控制凝膠的孔隙特性和結(jié)構(gòu)緊密度，從而優(yōu)化其機(jī)械性能和應(yīng)用效果。綜合考慮導(dǎo)電性、平均孔徑和用料成本等因素， 8% PVA 濃度對應(yīng)的樣品（PVA8/PPy）的結(jié)構(gòu)和性能最優(yōu)，在導(dǎo)電性和機(jī)械性能之間達(dá)到了良好的平衡，既能提供足夠的導(dǎo)電性，又具有良好的結(jié)構(gòu)致密性和穩(wěn)定性。此外，適中的PVA 濃度也有助于控制材料成本，在實(shí)際應(yīng)用中更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2.4 導(dǎo)電有機(jī)凝膠的可塑性和空氣穩(wěn)定性

為了評估PVA/PPy 有機(jī)凝膠的可塑性和長期空氣穩(wěn)定性，分別將PVA6/PPy、PVA7/PPy、PVA8/PPy和PVA9/PPy 倒入圓形模具中，靜置固化后，將其從模具中小心剝離。結(jié)果表明， PVA6/PPy 和PVA7/PPy有機(jī)凝膠在剝離過程中容易破碎，而PVA8/PPy 和PVA9/PPy 有機(jī)凝膠則表現(xiàn)出更好的整體性和機(jī)械性能。綜合考慮導(dǎo)電性、平均孔徑和用料成本等因素， PVA8/PPy 有機(jī)凝膠綜合性能最佳，具有良好的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)致密性，并且用料成本適中。因此，本研究選擇PVA8/PPy 有機(jī)凝膠進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。為了考察凝膠材料的可塑性，將PVA8/PPy 凝膠混合溶液倒入不同形狀的模具中，靜置固化15 min 后，得到各種形狀的有機(jī)凝膠，如三角形、矩形、五角星和圓形等（圖4）。

為了評估PVA/PPy 有機(jī)凝膠的空氣穩(wěn)定性，將PVA8/PPy 有機(jī)凝膠樣品暴露在自然條件下，每隔2 h記錄其體積變化情況。圖5 顯示了PVA8/PPy 有機(jī)凝膠在自然條件下放置24 和48 h 后的體積變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，得益于DMSO 在常溫下的低揮發(fā)性，凝膠材料在室溫下表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性， 48 h內(nèi)體積無明顯變化，但顏色略有加深，這是由于Py聚合反應(yīng)隨著時間的推移而逐漸進(jìn)行[27，32]。由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知， PVA/PPy 有機(jī)凝膠不僅具有良好的可塑性，可以制備成各種形狀，而且在空氣中長期放置也能保持外觀大小和形狀的穩(wěn)定性，表現(xiàn)出良好的空氣穩(wěn)定性。

2.5 導(dǎo)電有機(jī)凝膠應(yīng)變傳感器及其穩(wěn)定性測試

將PVA8/PPy 有機(jī)凝膠用作可穿戴應(yīng)變傳感器，利用膠帶將其固定在人體的不同運(yùn)動部位，以直接監(jiān)測信號變化。首先，將PVA8/PPy 有機(jī)凝膠放置在手指上，通過監(jiān)測手指彎曲-伸直動作時的電流變化來評估其性能。結(jié)果表明，當(dāng)手指彎曲時，電流信號發(fā)生顯著變化。此外，將凝膠傳感器固定在手背、手肘和肱二頭肌處，測試其在不同運(yùn)動狀態(tài)下的響應(yīng)情況，發(fā)現(xiàn)這些部位的運(yùn)動同樣能夠引起穩(wěn)定的電信號變化，證明此傳感器具有良好的靈敏度和穩(wěn)定性（圖6）。值得注意的是， PVA8/PPy 有機(jī)凝膠應(yīng)變傳感器對于有規(guī)律的肢體循環(huán)動作能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的、周期性的信號響應(yīng)，這對于實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。為了進(jìn)一步驗(yàn)證其性能，將凝膠樣品固定在手腕上，成功監(jiān)測到腕部脈搏跳動的電流信號變化（圖7A）。將傳感器放置在喉嚨處，監(jiān)測吞咽動作時的電流響應(yīng)，結(jié)果表明，電流信號具有明顯的周期性和穩(wěn)定性（圖7B）。除了監(jiān)測人體關(guān)節(jié)和肌肉運(yùn)動等幅度較大的動作， PVA8/PPy 有機(jī)凝膠還能夠檢測到更微小的生理信號，如脈搏跳動和喉部活動。在進(jìn)一步測試中，將凝膠傳感器固定在聲帶處，監(jiān)測受試者在發(fā)聲“嗨”、“你好”、“你好嗎”以及“NENU”時的電流變化。結(jié)果表明，電流響應(yīng)曲線具有明顯的可區(qū)分性和重復(fù)性（圖7C～7F），表明PVA8/PPy 有機(jī)凝膠對不同發(fā)音具有獨(dú)特的響應(yīng)能力，在語音識別和人機(jī)交互等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。

PVA8/PPy有機(jī)凝膠在室溫下放置0、24和48 h后，仍保持穩(wěn)定的傳感性能。在測試手指彎曲-伸直動作時，電信號沒有明顯衰減。同樣地，在測試手肘彎曲-伸直的120次循環(huán)動作過程中， PVA8/PPy有機(jī)凝膠呈現(xiàn)出規(guī)律的電信號變化，并且沒有顯著衰減（圖8）。這些結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了此傳感器的穩(wěn)定性和可靠性。

基于上述研究結(jié)果， PVA8/PPy 有機(jī)凝膠傳感器不僅能夠監(jiān)測人體的關(guān)節(jié)和肌肉活動，還能精確捕捉脈搏跳動、吞咽和聲帶振動等細(xì)微的生理信號。此傳感器具有出色的傳感穩(wěn)定性和可重現(xiàn)性，在開發(fā)新型可穿戴應(yīng)變傳感器方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，能夠?yàn)獒t(yī)療監(jiān)測、健康管理和人機(jī)交互等領(lǐng)域提供重要的技術(shù)支持。

3 結(jié)論

本研究成功合成了基于PVA 和PPy 的導(dǎo)電有機(jī)凝膠，并全面評估了其在可穿戴應(yīng)變傳感器中的應(yīng)用潛力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 8% PVA 濃度下制備的有機(jī)凝膠具有最優(yōu)性能，平均孔徑為5.2 μm，導(dǎo)電率為0.65 S/cm，在機(jī)械性能和導(dǎo)電性之間達(dá)到了良好的平衡。紅外光譜和熱重分析驗(yàn)證了有機(jī)凝膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性，掃描電子顯微鏡表征揭示了凝膠的多孔結(jié)構(gòu)及其隨PVA 濃度變化的趨勢。作為應(yīng)變傳感器，此材料展現(xiàn)了良好的靈敏度和響應(yīng)性，能夠精確檢測關(guān)節(jié)和肌肉的運(yùn)動以及細(xì)微的生理信號，如脈搏跳動和聲帶振動，且信號重復(fù)性和穩(wěn)定性良好。值得注意的是， PVA/PPy 有機(jī)凝膠在室溫放置48 h 后仍能保持穩(wěn)定的傳感性能，進(jìn)一步證明了其出色的環(huán)境適應(yīng)性和長期使用潛力。綜上， PVA/PPy 導(dǎo)電有機(jī)凝膠在可穿戴電子設(shè)備領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，為未來的智能醫(yī)療、健康監(jiān)測和人機(jī)交互等領(lǐng)域的相關(guān)研究提供了重要的技術(shù)支持和創(chuàng)新材料的解決方案。