柔性可穿戴傳感器具有高延展性和便攜性，它被廣泛應用于健康診斷、運動監測和康復等領域。然而，由于軟材料的固有粘彈性，遲滯現象在柔性傳感器中普遍存在，這是一個有待解決的問題。

來自中國科學院的翁子驤和吳立新團隊開發了一種含有離子液體（ILs）和丙烯酸單體的光固化樹脂。通過數字光處理（DLP）3D打印定制的多孔離子凝膠柔性傳感器（PIFS）表現出更高的壓力靈敏度和更低的滯后性，在長期加載期間可提供穩定的信號。此外，PIFS還具有抗菌和精確檢測溫度的功能。一系列結構定制的PIFS，可以用于監測脈搏、手指、步態和其它人體運動。

相關論文“Tailoring of photocurable ionogel toward high resilience and low hysteresis 3D printed versatile porous flexible sensor”發表于雜志Chemical Engineering Journal上。

3D打印復雜多孔結構

圖1 3D打印定制PIFS

如圖2所示，為了提高傳感器的壓縮應變能力，PIFS在設計上采用了以彎曲為主的晶格結構。在相同的表觀體積下，具有晶格結構的柔性傳感器重量約為實體結構的三分之一。具有晶格結構的PIFS表現出很好的彈性，更好的能量吸收能力，即使在被汽車碾壓后也能迅速恢復，并且沒有ILs從聚合物基體中泄漏。

圖2 PIFS的壓縮性能和靈敏度

圖3 PIFS的傳感性能

晶格結構的PIFS具有更好的壓力靈敏度，它可用于檢測極小的壓力變化。如圖4所示，研究人員設計了一系列結構定制的PIFS作為可穿戴傳感器來監測人體運動。將具有多孔結構的柔性膜連接到腕部皮膚，以評估腕部的彎曲程度。傳感器可以清楚地區分手腕的向前和向后彎曲姿勢。將具有多孔網格結構的鞋墊放置在鞋子中，以記錄人類的行走和跑步姿態。晶格結構的引入，使傳感器足夠輕巧，并改善了佩戴體驗。

圖4用于實時檢測人體運動的3D打印定制PIFS

如圖5所示，研究人員通過差示掃描量熱法（DSC）測定了PIFS的玻璃化轉變溫度（Tg）。相對較低的Tg表明PIFS在低溫環境中仍然可用。研究人員將手指套PIFS冷凍了一天，手指套PIFS依然能提供穩定且可逆的信號。PIFS在低溫下具有更高的溫度靈敏度，能檢測到很小的溫度變化，可用作溫度傳感器，實時監測溫度。

圖5 PIFS的感熱特性和溫度傳感性能