Els sensors de pressió que es poden portar flexibles, amb la seva excel·lent resposta i adaptabilitat a superfícies corbes complexes, s’utilitzen àmpliament en el seguiment de la salut i l’assistència sanitària intel·ligent. No obstant això, els sensors de pressió tradicionals, limitats per l'estructura homogènia dels seus materials, lluiten per aconseguir una alta sensibilitat i un ampli rang de detecció de pressió simultàniament. Els hidrogels conductors iònics estructurats per gradient ofereixen una solució a aquest repte, però la construcció d’aquests hidrogels mitjançant mètodes simples continua sent difícil.
Un equip d’investigació de l’Institut Ningbo de Tecnologia i Enginyeria de Materials, Academy of Sciences xinès, ha desenvolupat una estratègia senzilla i eficaç per construir hidrogels conductors iònics de grau de mòdul basat en el mecanisme d’interacció entre l’àcid fític i els polímers. Aquests hidrogels s’utilitzen per crear sensors de pressió d’alt rendiment. Els sensors presenten un rang de detecció de pressió més ampli, capacitats de detecció de baixa pressió superiors i una sensibilitat global més elevada, identificant efectivament pressions febles causades per ones sonores i flux d’aire, pressions moderades de parlar i pressió dels dits i magnituds més elevades de la pressió plantar.
L’equip va explorar la interacció entre l’àcid fític i la matriu d’hidrogel, descobrint diferents modes d’interacció entre l’àcid fític i diversos polímers. En els hidrogels de poliacrilamida/àcid fític, l’àcid fític actua com a plastificant dins de la xarxa de poliacrilamida, augmentant la mobilitat de les cadenes moleculars de poliacrilamida i reduint el mòdul de l’hidrogel. En l’àcid poliacrílic/hidrogels d’àcid fític, l’àcid fític afavoreix la separació de microfase d’àcid poliacrílic, millorant les propietats mecàniques de l’hidrogel. A partir d’aquestes visions mecàniques, l’equip va utilitzar un mètode de colada de solucions pre-polímer per construir un sensor de pressió conductora d’hidrogel iònic amb un mòdul de gradient integrant diferents hidrogels d’àcid phític-polímer.
La investigació demostra que aquest sensor aconsegueix una alta sensibilitat i un ampli rang de detecció de pressió. A l’hidrogel de gradient, la regió de poliacrilamida/àcid fític, rica en efectes de plastificació i la regió d’àcid poliacrílic/àcid fític, ric en separació de micròfas, proporcionen al sensor de pressió una excel·lent capacitats de detecció de baixa pressió i una resposta d’alta pressió, respectivament. El sensor d’hidrogel pot respondre sensiblement a les ones sonores de diferents freqüències i amplituds sense contacte i pot reconèixer específicament i reproduir els sons. A més, el sensor pot detectar fluxos d'aire febles amb velocitats tan baixes com 0. 2 m/s. A més, pot detectar i respondre sensiblement a senyals fisiològics com les vibracions de pols i muscular, així com premses de dits de pressió superior.
L’estudi va trobar que el muntatge d’aquest sensor en una matriu de detecció plantar de transmissió sense fils permet la detecció de distribucions de pressió plantar d’alta pressió, proporcionant respostes contínues i estables a diferents postures estàtiques i canvis en la pressió plantar durant la caminada. A més, l’àcid fític dota l’hidrogel amb excel·lents propietats antibacterianes i biocompatibilitat, posant les bases per a l’aplicació de sensors de pressió al camp biomèdic.