A Freeze‐Resistant, Highly Stretchable and Biocompatible Organohydrogel for Non‐Delayed Wearable Sensing at Ultralow‐Temperatures

材料科学 生物相容性材料 乙二醇 自愈水凝胶 纳米技术 导电体 光电子学 化学工程 复合材料 高分子化学 生物医学工程 医学 工程类
作者
Xinxin Huang,Zhihao Zheng,Haiqi Wang,Weipeng Xu,Ming Wu,Minyan Wang,Canwen Chen,Lu Wan,Ruichun Du,Tangsong Zhu,Zhiyi Huang,Xiaoliang Wang,Xiaoliang Wang,Xiaofeng Wang,Xiaofeng Wang,Qiuhong Zhang,Xudong Jia
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (16) 被引量:96
标识
DOI:10.1002/adfm.202312149
摘要

Abstract Wearable electronics based on conductive hydrogels (CHs) easily suffer from prolonged response times, reduced wearing comfort, shortened service lives, and impaired signal accuracy in cold environments, because conventional CHs tend to freeze at subzero temperatures and lose their flexibility, adhesion, transparency, and conductivity, which will limit their applications in extreme environments. Inspired by the way psychrotolerant creatures and superabsorbent materials interfere with the hydrogen bonding networks of water, a freeze‐resistant conductive organohydrogel (COH) is facilely fabricated. The synergy effect between charged polar terminal groups and a binary solvent system of water–ethylene glycol weakens the hydrogen bonding between water molecules and endows the COH with remarkable freezing tolerance (−78 °C). Additionally, the obtained COH is ultra‐stretchable (≈6185%), tough (9.2 MJ m −3 ), highly transparent (≈99%), self‐adhesive (10.2–27.8 kPa), and biocompatible. This versatile COH is assembled into a strain sensor and a well‐designed bracelet electrocardiogram sensor. Benefiting from the exceptional low‐temperature tolerance of the prepared COH, these devices exhibit fast response with delay‐free signals even at −40 °C. Overall, this work proposes a strategy to develop multifunctional COHs for supporting human health in cold environments.
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