Adhesive and Conductive Hydrogel Fabricated via Self-Assembly of Folate Compounds Driven by π–π Stacking and Hydrogen Bonding

堆积 胶粘剂 氢键 导电体 材料科学 自组装 导电的 粘接 纳米技术 化学工程 高分子化学 化学 复合材料 分子 有机化学 图层(电子) 工程类
作者
Huo Wen Chen,Zhuqin Zhang,Fusheng Zhang,Lijuan Zhang
出处
期刊:Langmuir [American Chemical Society]
卷期号:41 (34): 22959-22968 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acs.langmuir.5c02501
摘要

Adhesive and conductive hydrogels, as water-rich functional materials, exhibit exceptional promise in biomedicine and motion sensing. Developing a natural and convenient fabrication method for constructing multifunctional hydrogels with these capabilities remains highly desirable. Herein, we present a highly stretchable, soft, and adhesive conductive hydrogel-based electronic skin for real-time human activity monitoring and biophysical signal transduction. The material is fabricated by integrating folate (FA) as sacrificial dissipation centers into PAM-co-PDEA (poly(acrylamide-co-2-(dimethylamino) ethyl methacrylate)) copolymer backbones. Systematic characterizations (1H NMR, XRD, SEM, and Molecular Dynamics simulations) elucidate that hydrogen bonding and π–π stacking govern the self-assembly of FA moieties into clusters. Consequently, the hydrogel exhibits an exceptional elongation rate (λ = 1380%), along with softness and interfacial adhesion (30 J/m2). Furthermore, the dynamic ion-pair interactions between FA clusters and polymer chains establish efficient charge transport pathways, achieving remarkable conductivity (0.62 S/m) and strain-sensitive responses. The resultant PAM-co-PDEA@FA hydrogel demonstrates excellent wearability and flexibility, enabling its application in wearable motion sensors and ECG (electrocardiogram) electrodes. This work provides a green and scalable synthesis strategy that endows the hydrogel with adhesive and conductive properties, thereby promoting the rapid development of gel-based e-skins and sensors.
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