High‐Strength, Moisturizing and Conductive Hydrogels for Flexible Strain Sensors via Photoinitiated Polymerization and Ion‐Solvent Displacement

材料科学 自愈水凝胶 丙烯酸 增塑剂 聚合 溶剂 化学工程 高分子化学 复合材料 韧性 极限抗拉强度 聚合物 化学 有机化学 单体 工程类
作者
Peng Liu,Hanzhi Zhang,Lili Gao,Yuanhang Li,Yaxin Gu,Xiangyu Li,Yunxue Liu,Ziming Wang,De Ning Zou
出处
期刊:Journal of polymer science [Wiley]
卷期号:63 (16): 3432-3445
标识
DOI:10.1002/pol.20250459
摘要

ABSTRACT In this study, we developed a novel double‐network multifunctional hydrogel with cross‐scale mechanical adaptability by employing a photoinitiated free radical polymerization synergy combined with glycerol‐salt ion‐solvent displacement approach. The novel hydrogel features a primary rigid network composed of polyvinyl alcohol (PVA) and gelatin (Ge), reinforced by an energy dissipation unit formed through a dynamic hydrogen bond network between acrylic acid (AA) and tannic acid (TA). Further enhancement was achieved via borax ion crosslinking and glycerol plasticization. The resulting PVA/PEG/AA/Ge/Glycerol (PEAAGG) hydrogel exhibited exceptional mechanical properties, including a tensile strength of 10.94 MPa, an elongation at break of 355.32%, and a toughness of 16.65 MJ/m 3 . Additionally, it demonstrated high electrical conductivity (0.15 S/m), good water retention (96.3%), and a controlled swelling rate (177.6%). The PEAAGG hydrogel sensor demonstrated a gauge factor (GF) of 0.94 under 0%–50% strain and 1.54 under 50%–125% strain, alongside rapid response times (235 ms vs. 222 ms) and high‐precision signal recognition. This innovative approach provides a novel solution for developing next‐generation intelligent soft materials.
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