Self-Powered Multifunction Ionic Skins Based on Gradient Polyelectrolyte Hydrogels

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作者
Mingyang Xia,Na Pan,Chao Zhang,Chengjing Zhang,Wenxin Fan,Yanzhi Xia,Zuankai Wang,Kunyan Sui
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (3): 4714-4725 被引量:60
标识
DOI:10.1021/acsnano.1c11505
摘要

Human skin is the largest organ, and it can transform multiple external stimuli into the biopotential signals by virtue of ions as information carriers. Ionic skins (i-skins) that can mimic human skin have been extensively explored; however, the limited sensing capacities as well as the need of an extra power supply significantly restrict their broad applications. Herein, we develop self-powered humanlike i-skins based on gradient polyelectrolyte membranes (GPMs) that can directly and accurately perceive multiple stimuli. Prepared by a hydrogel-assisted reaction-diffusion method, the GPMs exhibit gradient-distributed charged groups across polymer networks, enabling one to generate a thickness-dependent and thermoresponsive self-induced potential in a hydrated situation and in a humidity-sensitive self-induced potential in a dehydrated/dried situation, respectively. Consequently, the GPM-based i-skins can precisely detect pressure, temperature, and humidity in a self-powered manner. The coupling of mechano-electric and thermo-electric effects inherent in GPMs provides a general strategy for developing innovative self-powered ion-based perception systems.
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