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作者：蒋锐;徐元飞;杨雪键;张磊;范振宇;郭晓燕;张春玲;张嘉瑞;孙彬青;
单位：中国烟草总公司云南省公司;云南省烟草公司大理州公司;天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室;天津科技大学碳中和研究院;
摘要：亲水性聚合物通过构建三维网络结构并引入导电介质可制备出导电水凝胶。采用数字光处理（DLP）3D打印技术，通过逐层光固化的方式构建出柔性水凝胶传感器，这种具备良好柔韧性和稳定性的传感器具有重要的研究意义。本研究基于聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶，系统探索了不同浓度的碳纳米管（CNT）、聚乙烯醇（PVA）、Na~+和Ca~(2+)等改性剂对其性能的优化作用。采用DLP 3D打印技术，将水凝胶墨水成功打印出性能优异的柔性传感器。实验结果表明，CNT、PVA、Na~+和Ca~(2+)的加入均能显著提升水凝胶的力学性能，其最大应力从0.07MPa增加至0.19MPa。CNT的加入大幅提高水凝胶的导电率，使其从0.8×10~(-3)S/m提升至2.8×10~(-3)S/m，而Na~+和Ca~(2+)的引入进一步增强了水凝胶的导电性。此外，所制备的水凝胶还展现出优异的灵敏度和耐疲劳性能。本研究方法可成功制造出具有优异力学、导电和耐疲劳性能的柔性传感器，将其与包装相结合，可以通过外力引起的电阻变化实时监测包装情况。同时结合温湿度传感器，可以全面检测包装环境，使其在物流包装领域中具有广阔的应用前景。
关键词：柔性传感器;;导电水凝胶;;力学性能;;电学性能
基金资助：中国烟草总公司云南省公司科技计划重大项目——云南省烟草商业物流碳中和技术体系研究与实践(No.2024530000241030);中国烟草总公司云南省公司重大科技项目——基于工商异址协同下的卷烟物流即时直供模式研究与应用(No.2023530000241031)
