A high-toughness, tailorable, wearable multifunctional sensor based on multisynergistic fabric-hydrogel constructed via dual-function boric acid bridge

材料科学 自愈水凝胶 聚苯胺 复合材料 硼酸 聚乙烯醇 人工肌肉 韧性 复合数 化学工程 聚合物 纳米技术 聚合 计算机科学 高分子化学 执行机构 化学 有机化学 人工智能 工程类
作者
Xue Hu,Zhanting Mi,Linfang Shi,Xuejuan Yang,Rui‐Pin Chen,Xi‐Ping Luo,Ying Guan
出处
期刊:Materials Today Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:33: 101696-101696 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.mtchem.2023.101696
摘要

Flexible wearable electronic devices have attracted immense interest in human rehabilitation and motion detection to their intrinsic characteristics. However, with the sticky feeling and low strength of universal hydrogels, the flexible sensor made it difficult to satisfy the requirements of comfort for the human body. Here is a novel alcohol polyvinyl-boric acid-polyaniline (PVA-BA-PANI/PBA) fabric-hydrogel multi-functional sensor inspired by the microstructure of natural tendon based on cotton fabric fibers as muscle fibers and PVA hydrogel as extracellular matrix. The dual-function “bridge” molecule BA played the role of hydrogel cross-linker and provided a stable protonated environment for PANI. The three-dimensional pore structure of hydrogels was modulated by adjusting the polymerization time and boric acid concentration. The tailorable fabric-hydrogel composite PBA showed excellent electrical conductivity (0.52 S/m), good mechanical properties (tensile strength of 6.42 MPa and toughness of 6.16 MJ m−3), high-temperature resistance coefficient (TCR of −1588.011 and −4.252% °C−1 in the temperature range of −20 − 0 °C and 0 − 50 °C, respectively) and repeatable stability. Synchronously, the resultant PBA sensors revealed superb thermosensitive performances for real-time and continuous temperature monitoring requirements, providing a promising route to develop wearable artificial intelligence in human rehabilitation and motion detection.
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