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Ion-based double network hydrogel with compressive, conductive, and sensing properties for sports monitoring

材料科学 自愈水凝胶 导电体 抗压强度 聚电解质 丙烯酸 拉伤 离子键合 纳米技术 复合材料 离子 聚合物 高分子化学 化学 医学 单体 有机化学 内科学
作者
Zhi Bo Yang,Xiao Ya
出处
期刊:AIP Advances [American Institute of Physics]
卷期号:13 (9) 被引量:3
标识
DOI:10.1063/5.0168550
摘要

Conductive hydrogel, as a promising candidate material, is ideal for multifunctional strain sensors due to its similarity to biological tissues. It offers good wearability and high-precision information acquisition. However, fabricating conductive hydrogel-based strain sensors with both superior mechanical and conductive properties remains challenging. In this study, a compressive and conductive strain sensor based on multi-dynamic interactions is fabricated through a simple strategy. The strategy exploits hydrogen bonding and ionic ligand bonding by using nanocellulose reinforced poly(acrylic acid) hydrogels impregnated with the Fe3+ solution to prepare a double-network hydrogel. The prepared PAA/CNF–Fe3+ double-network hydrogel exhibited excellent properties, including extraordinary performance compressive stress (2.96 MPa) and remarkable electrical conductivity (6.34 S/m). With these advantages, the PAA/CNF–Fe3+ double network hydrogel was developed to be an attractive strain flexible sensor with cyclic stability (150 cycles) and good strain sensitivity (GF = 2.87). In addition, the PAA/CNF–Fe3+ hydrogel flexible sensor can be used as an electronic skin to accurately discriminate subtle and large body movements. Given the simple strategy, double network structure, and satisfactory functionality, the PAA/CNF–Fe3+ hydrogel provides a new sustainable and multifunctional development strategy that can be applied in the field of strain sensors and medical detection.
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