Skin-Inspired Ultra-Tough Supramolecular Multifunctional Hydrogel Electronic Skin for Human–Machine Interaction

材料科学 极限抗拉强度 韧性 自愈水凝胶 人体皮肤 超分子化学 纳米技术 计算机科学 复合材料 生物医学工程 化学 高分子化学 分子 生物 医学 遗传学 有机化学
作者
Kun Chen,Kewei Liang,He Liu,Ruonan Liu,Yiying Liu,Sijia Zeng,Ye Tian
出处
期刊:Nano-micro Letters [Springer Science+Business Media]
卷期号:15 (1): 102-102 被引量:200
标识
DOI:10.1007/s40820-023-01084-8
摘要

Abstract Multifunctional supramolecular ultra-tough bionic e-skin with unique durability for human–machine interaction in complex scenarios still remains challenging. Herein, we develop a skin-inspired ultra-tough e-skin with tunable mechanical properties by a physical cross-linking salting-freezing-thawing method. The gelling agent ( β -Glycerophosphate sodium: Gp) induces the aggregation and binding of PVA molecular chains and thereby toughens them (stress up to 5.79 MPa, toughness up to 13.96 MJ m −3 ). Notably, due to molecular self-assembly, hydrogels can be fully recycled and reprocessed by direct heating (100 °C for a few seconds), and the tensile strength can still be maintained at about 100% after six recoveries. The hydrogel integrates transparency (> 60%), super toughness (up to 13.96 MJ m −3 , bearing 1500 times of its own tensile weight), good antibacterial properties ( E. coli and S. aureus ), UV protection (Filtration: 80%–90%), high electrical conductivity (4.72 S m −1 ), anti-swelling and recyclability. The hydrogel can not only monitor daily physiological activities, but also be used for complex activities underwater and message encryption/decryption. We also used it to create a complete finger joint rehabilitation system with an interactive interface that dynamically presents the user’s health status. Our multifunctional electronic skin will have a profound impact on the future of new rehabilitation medical, human–machine interaction, VR/AR and the metaverse fields.
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