Ultra‐High Electrical Conductivity in Filler‐Free Polymeric Hydrogels Toward Thermoelectrics and Electromagnetic Interference Shielding

自愈水凝胶 材料科学 生物电子学 生物相容性 佩多:嘘 导电聚合物 导电体 纳米技术 复合材料 聚合物 高分子化学 生物传感器 冶金
作者
Jing Wang,Qing Li,Kuncai Li,Xu Sun,Yizhuo Wang,Tiantian Zhuang,Junjie Yan,Hong Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (12) 被引量:181
标识
DOI:10.1002/adma.202109904
摘要

Conducting hydrogels have attracted much attention for the emerging field of hydrogel bioelectronics, especially poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) based hydrogels, because of their great biocompatibility and stability. However, the electrical conductivities of hydrogels are often lower than 1 S cm-1 which are not suitable for digital circuits or applications in bioelectronics. Introducing conductive inorganic fillers into the hydrogels can improve their electrical conductivities. However, it may lead to compromises in compliance, biocompatibility, deformability, biodegradability, etc. Herein, a series of highly conductive ionic liquid (IL) doped PEDOT:PSS hydrogels without any conductive fillers is reported. These hydrogels exhibit high conductivities up to ≈305 S cm-1 , which is ≈8 times higher than the record of polymeric hydrogels without conductive fillers in literature. The high electrical conductivity results in enhanced areal thermoelectric output power for hydrogel-based thermoelectric devices, and high specific electromagnetic interference (EMI) shielding efficiency which is about an order in magnitude higher than that of state-of-the-art conductive hydrogels in literature. Furthermore, these stretchable (strain >30%) hydrogels exhibit fast self-healing, and shape/size-tunable properties, which are desirable for hydrogel bioelectronics and wearable organic devices. The results indicate that these highly conductive hydrogels are promising in applications such as sensing, thermoelectrics, EMI shielding, etc.
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