1 / 1(a)小瓶中烷基-π液体和烷基-π凝胶的照片

一组来自NIMS(国家材料科学研究所)、北海道大学和明治药科大学的研究人员已经开发出一种凝胶驻极体，能够稳定地保持大量静电荷。然后，该团队将这种凝胶与高度柔性的电极结合起来，创造出一种能够感知低频振动(例如，由人体运动产生的振动)并将其转换为输出电压信号的传感器。该装置可能被用作可穿戴式医疗保健传感器。

这项研究发表在Angewandte化学国际版杂志上。

近年来，人们对开发软、轻、发电材料的兴趣日益浓厚，这些材料可用于各种目的的软电子产品，如医疗保健和机器人。能够稳定保持静电电荷的驻极体材料可用于研制无需外部电源的振动供电装置。

NIMS一直致力于开发一种低挥发性的室温烷基-π液体，该液体由π共轭染料部分和柔性支链烷基链(一种碳氢化合物)组成。烷基-π液体表现出优异的电荷保留性能，可以应用于其他材料(例如，通过涂漆和浸渍)，并且易于成型。

然而，当这些液体与电极结合以制造柔性设备时，它们已被证明难以固定和密封，从而导致泄漏问题。此外，为了提高烷基-π液体的发电能力，还需要提高其静电电荷保持能力。

该研究小组最近通过在烷基-π液体中加入微量的低分子量凝胶剂，成功地制造出了烷基-π凝胶。该凝胶的弹性储存模量是液体凝胶的4000万倍，可以通过固定和密封来简化。

此外，与基材(即烷基-π液体)相比，通过对该凝胶进行充电获得的凝胶-驻极体的电荷保留率提高了24%，这得益于凝胶内静电电荷的约束得到了改善。然后，该团队将柔性电极与凝胶驻极体结合起来，制造出一种振动传感器。该传感器能够感知频率低至17 Hz的振动，并将其转换为600 mv的输出电压，比基于烷基-π液体电极的传感器产生的电压高83%。

在未来的研究中，该团队的目标是通过进一步改善烷基-π凝胶的充电驻极体特性(即充电容量和充电寿命)和强度，开发能够响应细微振动和各种应变变形的可穿戴传感器。此外，由于这种凝胶是可回收和可重复使用的振动传感器材料，它的使用有望有助于促进循环经济。