柔性可穿戴水凝胶 科普实验指导手册

一、实验简介

近年来，基于水凝胶的导电材料及其作为柔性可穿戴设备的应用引起了人们 的广泛关注。柔性可穿戴设备不仅可以采集人体生理信号用于远程健康监测，还 在人机界面，软机器人等方面展示出巨大的应用潜力。导电水凝胶所具有的良好 导电性、高延伸性、可调柔韧性、生物兼容性和多重刺激响应性等优点使其成为 制备柔性可穿戴设备的理想材料。

本实验利用已合成的水凝胶，通过连接电路，用数字源表观察水凝胶形态改变带来的信号变化，从而了解可穿戴设备的工作原理。通过小实验现场体验可穿 戴设备、软物质相关的材料 ，了解新兴高分子材料相关知识。

二、实验材料

水凝胶(条状无色透明)、导线、导电胶带、数字源表

三、实验操作

1.取和食指相当长度的一段水凝胶 ，用导电胶带将水凝胶固定在食指上， 同时把两端导线固定 ，以连通电路。

2.检查无误后，弯曲食指，水凝胶被牵拉，观察数字源表的波形变化情况。

四、实验原理

水凝胶是由天然或合成材料通过如物理缠绕、静电相互作用及共价化学交联 等不同机制形成的具有三维网络结构的聚合物，其特殊的网络结构赋予水凝胶高 水合性、优异的生物相容性、良好的粘弹性和独特的易于改性的性质。大部分水 凝胶本质上不具备导电能力且刺激响应能力较为单一，因此应适当地将导电物质 及其他改性物质引入水凝胶中，在不破坏其固有性质的同时赋予水凝胶额外的导 电或刺激响应能力 ，从而满足其作为柔性可穿戴设备需要的条件。

导电水凝胶是由导电材料和交联聚合物网络组成，聚合物网络提供支架，而 导电材料赋予水凝胶良好的导电性。导电水凝胶结合导电材料和水凝胶的特有优势，从而具备良好的导电性、可调的机械性能及响应特性 ，这使其在健康监控、电子皮肤和软机器人等方面展示了巨大的应用潜力。

本实验通过弯曲食指，牵拉被固定的柔性导电水凝胶，其内部交联网状结构 变形 ，导电性受牵拉影响而变化(电阻变化) ，在数字源表上反映为波形的变化。

五、相关视频

湖南大学 3D 打印超低温柔性导电水凝胶可穿戴传感器

https://v-wb.youku.com/v_show/id_XNTA0NDU1MDk1Mg==.html

神奇新材料水凝胶

https://www.bilibili.com/video/av807350599/

新型水凝胶材料柔软又光滑 ，比防弹衣还管用

https://v.qq.com/x/page/m053566ie0h.html