柔性可穿戴电子设备在智能机器人、电子皮肤和生物医学领域具有巨大的潜力，因其便携性、可拉伸性和生物相容性而备受关注。由刚性材料制成的传统传感器具有在循环应变期间和存在环境危害时电输出信号不稳定的缺点。尽管由外部电池供电的应变传感器受到了相当大的研究关注，但频繁的充放电循环严重限制了其实际应用。因此，高灵敏度、环境稳定性、优异的机械性能和自供电能力已成为可穿戴设备的基本要求。然而，制备具有这些特性的多功能电子器件具有挑战性。

目前对自供电柔性传感器的研究主要集中在压电纳米发电机（PENG）、摩擦纳米发电机（TENG）和热电发电机（TEG）。其中，基于塞贝克效应的TEG可以将人体产生的热量持续转化为可再生电能，从而解决多功能传感器的自供电问题。然而，由无机热电材料制成的TEG具有较差的拉伸性能，这限制了监测人类活动的信号收集。近年来，通过结合有机聚合物和离子液体、聚电解质和无机盐制备的离子水凝胶获得了显著的关注，它们的塞贝克系数约为mV K−1。温度梯度导致电解质中阳离子和阴离子的迁移率不同，从而产生能够获得低温热能的电压差。离子凝胶内的聚合物分子链相互连接或纠缠，形成致密的空间网状结构，该结构具有优异的机械性能并提供离子迁移通道。结构间隙中的阴离子和阳离子通过与聚合物的官能团形成配体键而充当电解质，并分散在整个离子凝胶中以实现电信号响应。因此，由于离子导电水凝胶基热电发生器具有良好的机械性能和优异的热电电压，因此适合于制造柔性自供电传感器。

细菌纤维素（BC）是一种由木糖醋杆菌生物合成的生物聚合物，具有大规模生产、优异的机械性能和丰富的多孔微观结构的优点，可作为制备离子凝胶的坚固支撑材料。BC通过机械交联、化学交联和特征修正已广泛应用于电池、超级水凝胶以及其他储能和转换应用。在纳米级水平上，强大的表面效应和分子相互作用可以适应不同的流动场景，并为低级别的热收集提供丰富的机会。因此，离子-纤维素和协同的离子-离子相互作用可以促进离子束的离解，并导致离子在热梯度下的选择性迁移，从而产生优异的热电响应性能。

本文亮点

1. 本工作报道了一种2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）-氧化羧化细菌纤维素（TOBC）配位双网络离子热电水凝胶，该水凝胶以双（三氟甲烷）磺酰亚胺锂（LiTFSI）作为热扩散的离子提供方，因为LiTFSI表现出优异的热电性能，在20K的温差下具有高达538 nW的最大功率输出。

2. 离子和水凝胶基质之间的相互作用促进了导电离子的选择性传输，产生11.53 mV K−1的高塞贝克系数。

3. 聚丙烯酰胺（PAAm）网络内的氢键和TOBC内硼酸酯键内的相互作用赋予水凝胶优异的机械性能，使得拉伸变形3100%时的应力值达到0.85 MPa。

来源：传感器专家网