近日，华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室/电气与电子工程学院赵龙教授团队利用电离辐射技术成功制备出基于聚（离子液体）/MXene凝胶的多功能柔性应变传感器，相关研究成果发表于国际知名期刊Chemical Engineering Journal上。

  柔性应变传感器（FSSs）可以将来自外界刺激的机械信号转换为实时电信号，因而在人体运动、健康监测、人机界面和软机器人等领域被广泛研究。导电水凝胶因其制备简单、柔韧性高、导电性好、自愈能力强等优点得到了广泛的研究。然而，水凝胶衍生的FSSs通常具有较差的耐温性和相对狭窄的电化学窗口，严重限制了进一步的实际应用。尽管许多研究人员尝试使用低挥发性有机溶剂制备的有机凝胶代替水凝胶作为传感材料来解决上述问题，但有机凝胶往往表现出相对较低的电导率和灵敏度。因此，如何制备同时兼具高灵敏度和导电性、优异的环境耐受性、柔性可调等优点的高性能FSSs导电材料是一项极具挑战的任务。

二维（2D）过渡金属碳化物/氮化物（Ti₃C₂T_x MXene）作为一种新型的二维纳米材料，具有高的化学稳定性、柔韧性、优异的导电性和机械强度，在FSSs中显示出很高的应用潜力。此外，MXene表面丰富的活性基团（-OH，-F和=O）可以和聚合物基体之间形成丰富的非共价交联作用，从而提高凝胶的机械性能和导电性。

本文亮点

  1.针对上述问题，本工作提出了增加凝胶中的非共价作用以及在交联结构中引入共价/非共价协同作用机制来提高和改善凝胶的机械性能，稳定性和导电性的思路。本工作使用含有-C=C-双键的咪唑类ILs分别作为单体和交联剂，Ti₃C₂T_x MXene同时作为物理“交联剂”和导电纳米填料，首次采用电离辐射技术诱导离子液体单体在有机溶剂中发生辐射聚合/交联，一步法原位制备出一系列兼具共价和非共价交联结构的双交联新型聚（离子液体）/MXene（C_n-PIL/MXene）凝胶。

  2.本工作系统研究了不同碳链长度的咪唑ILs单体的凝胶化机制及其凝胶性能。结果表明， 含有较短烷基侧链的IL形成的凝胶（C₂-PIL/MXene）具有更好的拉伸性（≈600%）、良好的导电性(4.9 mS cm^?1)、快速的自愈能力（<8 min）、优异的粘附性（266.9 kPa）和快速的响应时间（<100 mS）。此外，所制备的C₂-PIL/MXene凝胶还具有优异的抗冻性能（?60 ℃）、环境耐受性（90天）和优异的抗菌活性（抗菌率：大肠杆菌（99.82%），金黄色葡萄球菌（99.98%）。

  3.基于C₂-PIL/MXene凝胶的多功能柔性应变传感器，能够实时快速的响应人体的各种活动，识别书写笔画，实现信息的加密传输，在柔性智能可穿戴设备中显示出巨大的应用潜力。

图8. C₂-PIL/MXene凝胶的抗菌性研究

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143660