用于自供电应变传感器的自修复和高拉伸性明胶水凝胶

对机械变化产生电响应的水凝胶可用作应变传感器。然而，这些系统通常需要外部电源将应变变化转化为电信号。在此，基于明胶基水凝胶和原电池开发了一种自供电应变传感器。在水凝胶基质中，单宁酸与明胶之间的疏水相互作用和氢键使制备的水凝胶具有极高的伸长潜力 (1600%)。该水凝胶还具有快速自修复能力（0.65 s 内）和高自修复效率 (95%)。该水凝胶可作为高效的电解质材料，在与薄锌层和空气电极组装时形成水凝胶电池。该器件在不牺牲开路电压的情况下，对大压缩应变具有优异的耐受性。在此水凝胶电池的基础上，我们通过将水凝胶电池与固定电阻连接形成闭合回路，制备了自供电应变传感器。通过将其化学能转化为电能，该自供电传感器无需外部电源即可高效地将水凝胶拉伸或压缩引起的电阻变化转化为电压输出信号的变化。得益于水凝胶的可拉伸性，该自供电传感器展现出良好的响应性和柔韧性。自修复和连续循环测试证实了该器件的长期稳定性。这些特性表明，我们的自供电传感器在便携式和可穿戴电子设备中具有应用潜力。