Cellulose Nanofiber and Sodium Caseinate Reinforced Polyacrylamide Ionic Conductive Hydrogel for Flexible Strain Sensors

韧性 材料科学 纳米纤维 纤维素 聚丙烯酰胺 自愈水凝胶 离子键合 离子电导率 复合材料 化学工程 极限抗拉强度 离子强度 羧甲基纤维素 导电体 弹性(物理) 纳米尺度 柔性电子器件 纤维 电解质 纳米技术 钠 断裂韧性 电导率 延伸率 抗撕裂性
作者
Youcheng Yang,Kaifa Li,Jichao Shi,Shufang Chang,Huafeng Tian,Xiaowei Xu,Runping Jia
出处
期刊:Journal of polymer science [Wiley]
卷期号:64 (12): 2454-2464 被引量:1
标识
DOI:10.1002/pol.20251188
摘要

ABSTRACT Ionic conductive hydrogels attract significant attention in flexible electronics due to their excellent ion transport and mechanical flexibility, but limited elasticity and poor fatigue resistance hinder practical applications. In this work, a highly tough and mechanically stable hydrogel is fabricated by incorporating cellulose nanofibers (CNF) and sodium caseinate (SC) into a polyacrylamide (PAM) hydrogel matrix. CNF serves as a nanoscale reinforcing component that enhances the structural strength, while SC forms micellar structures that act as dynamic energy dissipation centers. The synergistic effect of CNF and SC significantly enhances the toughness and structural stability of the hydrogel. The resulting PAM/CNF/SC hydrogel exhibits a tensile strength of 0.71 MPa, a fracture strain of 1840%, and a high toughness of 3866.6 kJ m −3 . Benefiting from the presence of sodium ions in SC, the hydrogel sensor shows excellent ionic conductivity and a rapid response time of 195 ms, enabling sensitive detection of human motions such as joint bending, swallowing, and laryngeal vibrations. This work provides a simple and effective strategy for developing high‐performance ionic hydrogels, offering strong potential for application in wearable and flexible electronic devices.
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