可穿戴温度传感器和应变传感器作为可穿戴设备的核心器件，已经引起国内外研究者的广泛关注。体温作为人体重要生理指标之一，很小的温度变化（0.1◦C）即可反应出个体身体状况的改变，这对用于体温监测的可穿戴温度传感器的分辨率提出了较高的要求。目前，导电聚合物和金属纳米材料等已经被用于制做柔性可穿戴传感器，然而，这些敏感材料较低的电阻温度系数难以实现体温的高精度监测。其次，导电微粒与弹性基底材料之间的分散性问题也导致了传感器的非线性及不稳定的应变传感性能。另外，对于多功能可穿戴传感器来说，温度和应变等信号间的串扰也是不可避免的，这会对传感器的精度产生较大影响。因此，使用可穿戴多功能传感器实现体温信号和应变信号的高可靠性实时监测仍存在诸多挑战。

该团队通过浸渍工艺将室温离子液体引入到聚氨酯纤维的聚合物网络中，设计了一种离子凝胶型多功能可穿戴传感器，可实现对体温的高精度测量和关节运动状态的实时监测。由于离子凝胶的离子迁移率和离子解离度具有显著的温度依赖性，因此该材料具有较高的电阻温度系数。通过调控离子凝胶中离子液体的比例，基于离子凝胶的温度传感器可实现0.1◦C的温度测量精度。同时，离子凝胶良好的均一性赋予了传感器稳定的应变传感性能以及可批量制备、可裁剪等独特的性质。此外，器件的纤维状结构赋予了其与传统织物间优异的兼容性。通过将用于温度测量的多功能传感器以“S型”结构集成到织物中，可以有效降低应变对温度传感过程的干扰，而温度对于应变传感器件的干扰则可以通过温度传感器测得的温度信号进行补偿，实现了温度和应变信号间解耦。研究人员将两个器件以不同方式集成到织物中（如图所示）用以监测受试者骑行过程中膝盖的弯曲情况以及额头处体温的变化情况。结果表明，在不同坐垫高度的单车上骑行时膝盖的弯曲幅度是不同的，过低或者过高的坐垫都不利于骑行过程中的腿部伸展。同时，发带中的传感器监测到了受试者运动时代谢和血液循环加快而引起的微小体温变化。

这项工作为在弹性基底中原位引入离子液体提供了一个新策略，同时为温度和应变信号的解耦提供了新途径。获得的多功能传感器具有良好的传感特性，在提高器件灵敏度的同时，通过结构设计实现了对不同刺激信号的解耦。此外，传感器展现了优良的体温测量和关节运动监测的性能，在健康监测和康复护理等领域具有较大的应用潜力。

相关工作以“Ionic Gel Based Multifunctional Sensor for Body Temperature Monitoring and Joint Motion Detection”为题发表在Advanced Materials Technologies (DOI: 10.1002/admt.202300297)上，第一作者为吉林大学电子科学与工程学院李凡博士，通讯作者为吉林大学电子科学与工程学院张彤教授和赵红然副教授。