Page 45 - 《精细化工》2023年第12期

第 40 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.40, No.12
2 023 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2023

综论
自愈合凝胶在柔性传感器中的应用研究进展

陈香李 1,2,3 ，张 甜 1,2,3 ，李倩倩 1,2,3 ，李 彪 1,2,3 ，李康康 1,2,3

（1. 陕西科技大学 化学与化工学院，陕西 西安 710021；2. 陕西省轻化工助剂重点实验室，陕西 西安
710021；3. 中国轻工业轻化工助剂重点实验室，陕西 西安 710021）

摘要：自愈合凝胶具有优异的机械性能、良好的生物相容性和延长材料使用寿命功能等特性，已广泛应用在电
子皮肤、柔性机器人、可穿戴设备等方面。凝胶基质结构的可调性和导电材料选择的多样性也为制备具有不同
功能的柔性传感器提供了可能。该文根据交联方式、功能性类型、愈合方式和胶凝剂相对分子质量大小 4 种分
类方式将自愈合凝胶进行了分类，并详细介绍了各种自愈合凝胶的成胶机制和性能特点。综述了自愈合凝胶在
柔性传感器中力学、光电和生物方面的国内外研究现状。最后，讨论了该研究领域仍存在的问题，并对其未来
发展前景及方向进行了简要展望。
关键词：自愈合凝胶；柔性传感器；交联方式；功能性；愈合方式；性能；应用
中图分类号：TP212；TQ427.26 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 12-2587-10

Research progress on application of self-healing

hydrogels in flexible sensors

CHEN Xiangli 1,2,3 , ZHANG Tian 1,2,3 , LI Qianqian 1,2,3 , LI Biao 1,2,3 , LI Kangkang 1,2,3
（1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021,
Shaanxi, China; 2. Shaanxi Provincial Key Laboratory of Light Chemical Additives, Xi'an 710021, Shaanxi, China;
3. Key Laboratory of Chemical Additives for China National Light Industry, Xi'an 710021, Shaanxi, China）

Abstract: Self-healing hydrogels have been widely used in electronic skin, flexible robots and wearable
devices due to their excellent mechanical properties, good biocompatibility and extended material life. The
structural adjustability and the diversity of conductive materials also provide the possibility for the
synthesis of flexible sensors with different functions. Herein, self-healing hydrogels were classified
according to the cross-linking mode, functional type, healing pattern and relative molecular mass of
gelatinizer, with a detailed introduction on the formation mechanism and properties of each category
self-healing hydrogels. Home and abroad research status of self-healing hydrogels in flexible sensors in
terms of mechanics, photoelectricity and biology was reviewed. Finally, the existing problems and the
future development directions were discussed.
Key words: self-healing hydrogels; flexible sensors; cross-linking mode; functional type; healing pattern;
properties; application

凝胶是一类具有 3D 网络结构的聚合物材料， 而自愈合凝胶不仅可以修复结构缺陷和恢复力学性
[3]
也被称为“软材料”，具有良好的生物相容性、优异 能，而且延长了使用寿命，提高了可靠性和耐久性 。
的保水性和较大的比表面积。凝胶的三维结构也调 自愈合凝胶因其生物相容性、可靠性、长期使用后
[4]
[1]
节了其内部运输、扩散特性和机械强度 。尽管凝 自行恢复原有特性等优点 ，已在生物医学、光电
胶具有许多优异的性能，但还存在强度低的缺点， 和力学传感等领域得到了广泛应用。此外，具有导
[2]
导致机械损伤，这大大缩短了寿命，限制了应用 。 电性、可拉伸性等先进特性的自愈合凝胶是柔性电

收稿日期：2023-02-23; 定用日期：2023-05-11; DOI: 10.13550/j.jxhg.20230131
基金项目：国家自然科学基金项目（21703130)）；陕西省科技厅自然科学基金项目（2018JQ2036）；陕西科技大学博士科研启动基金
项目（2016GBJ-21）
作者简介：陈香李（1986—），女，副教授，E-mail：chenxiangli@sust.edu.cn。