Stretch‐Induced Conductivity Enhancement in Highly Conductive and Tough Hydrogels

材料科学 自愈水凝胶 电导率 导电体 纳米技术 复合材料 高分子化学 化学 物理化学
作者
Xiaowei Wang,Sijie Zheng,Jiaofeng Xiong,Ziyang Liu,Qingning Li,Weizheng Li,Feng Yan
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (25) 被引量:81
标识
DOI:10.1002/adma.202313845
摘要

Abstract The resistance of gels and elastomers increases significantly with tensile strain, which reduces conductive stability and restricts their use in stable and reliable electronics. Here, highly conductive tough hydrogels composed of silver nanowires (AgNWs), liquid metal (LM), and poly(vinyl alcohol) (PVA) are fabricated. The stretch‐induced orientations of AgNWs, deformable LM, and PVA nanocrystalline create conductive pathways, enhancing the mechanical properties of the hydrogels, including increased ultimate fracture stress (13‐33 MPa), strain (3000–5300%), and toughness (390.9–765.1 MJ m −3 ). Notably, the electrical conductivity of the hydrogels is significantly improved from 4.05 × 10 −3 to 24 S m −1 when stretched to 4200% strain, representing a 6000‐fold enhancement. The incorporation of PVA nanocrystalline, deformable LM, and AgNWs effectively mitigates stress concentration at the crack tip, thereby conferring crack propagation insensitivity and fatigue resistance to the hydrogels. Moreover, the hydrogels are designed with a reversible crosslinking network, allowing for water‐induced recycling.
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