Temperature-Responsive Cellulose-Based Janus Hydrogel as Underwater Electronic Skin

杰纳斯 水下 纤维素 自愈水凝胶 纳米技术 材料科学 粘附 电导率 化学工程 复合材料 化学 高分子化学 海洋学 工程类 地质学 物理化学
作者
Haoran Shi,Feng Kuang,Huanxin Huo,Yihong Gao,Xin Duan,Jingjie Shen,Jianyong Wan,Yanmei Li,Guanben Du,Long Yang
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:25 (19): 7835-7844 被引量:10
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.5c00985
摘要

This study develops a Janus-structured hydrogel sensor (P(AA- co -PNIPAM/CDs)) through template-assisted copolymerization of acrylic acid and N -isopropylacrylamide with dopamine-cellulose carbon dots (CDs). The hydrogel demonstrates temperature-responsive strain sensing regulation and enhanced interfacial adhesion, achieving remarkable peel strengths of 237.8 N m –1 (air, 25 °C) and 42.7 N m –1 (water, 50 °C). CD incorporation improves conductivity (1.219 mS cm –1 ) while reinforcing dynamic adhesion through hydrogen bonding and π–π interactions. The dual-responsive hydrogel exhibits exceptional joint motion monitoring capabilities across diverse environments, maintaining a stable electrical signal output during repetitive stretching (100% strain). Its temperature-modulated underwater adhesion and strain-sensitive conductivity enable the precise detection of both macroscopic movements (joint flexion) and subtle physiological signals (pulse waves). These synergistic properties position P(AA- co -PNIPAM/CDs) as a promising candidate for next-generation smart sensors in athletic monitoring and aquatic robotics, particularly in addressing challenges in underwater wearable electronics and adaptive human–machine interfaces.
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