Mechanically tunable conductive interpenetrating network hydrogels that mimic the elastic moduli of biological tissue

佩多:嘘 自愈水凝胶 材料科学 导电聚合物 弹性模量 复合材料 导电体 复合数 电导率 电极 互穿聚合物网络 模数 聚合物 高分子化学 化学 物理化学
作者
Vivian R. Feig,Helen Tran,Minah Lee,Zhenan Bao
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:9 (1): 2740-2740 被引量:576
标识
DOI:10.1038/s41467-018-05222-4
摘要

Abstract Conductive and stretchable materials that match the elastic moduli of biological tissue (0.5–500 kPa) are desired for enhanced interfacial and mechanical stability. Compared with inorganic and dry polymeric conductors, hydrogels made with conducting polymers are promising soft electrode materials due to their high water content. Nevertheless, most conducting polymer-based hydrogels sacrifice electronic performance to obtain useful mechanical properties. Here we report a method that overcomes this limitation using two interpenetrating hydrogel networks, one of which is formed by the gelation of the conducting polymer PEDOT:PSS. Due to the connectivity of the PEDOT:PSS network, conductivities up to 23 S m −1 are achieved, a record for stretchable PEDOT:PSS-based hydrogels. Meanwhile, the low concentration of PEDOT:PSS enables orthogonal control over the composite mechanical properties using a secondary polymer network. We demonstrate tunability of the elastic modulus over three biologically relevant orders of magnitude without compromising stretchability ( > 100%) or conductivity ( > 10 S m − 1 ).
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