High-strength, anti-freeze, transparent and recyclable composite organohydrogel for flexible strain sensor

羧甲基纤维素 自愈水凝胶 材料科学 极限抗拉强度 复合数 水溶液 聚乙烯醇 化学工程 复合材料 化学 高分子化学 有机化学 工程类 冶金
作者
Zhenchun Li,Peng Liu,Shaowei Chen,Yunwu Yu,Tianwei Li,Ning Tang,Ye Wan
出处
期刊:Reactive & Functional Polymers [Elsevier BV]
卷期号:190: 105644-105644 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.reactfunctpolym.2023.105644
摘要

Hydrogels have received widespread attention as flexible strain sensors in the fields of human motion detection and health monitoring. However, the presence of large amounts of water in traditional hydrogels leads to poor mechanical properties and low anti-freezing, which severely limits their applications. Herein, a novel PVA/DMSO/CMC/AlCl3/TA/LiCl (PDCATL) composite organo-hydrogel was developed by freeze-thaw and salt solution immersion methods, using polyvinyl alcohol (PVA), carboxymethyl cellulose (CMC), aluminum chloride hexahydrate (AlCl3·6H2O) and tannic acid (TA) dissolved in a dimethyl sulfoxide (DMSO)/water binary solvent. The PDCATL organohydrogel exhibited high tensile strength and elongation at break (up to 1.90 MPa and 587%), which can withstand >6000 times its own weight, good anti-freezing and excellent transparency (>90% light transmission). The PDCATL organohydrogel still maintained excellent transparency, flexibility, recyclability and signal sensing capability at low temperatures (−20 °C). The PDCATL organohydrogel also had good strain sensitivity (GF = 1.82) as a wearable strain sensor and can be used to detect motion and physiological activity signals in various parts of the human body. This study will provide a viable avenue for the application of hydrogel sensors in the fields of visual human-computer interaction, wearable sensors, visual optical detection and medical health detection.
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