Self-healing, environmentally stable and adhesive hydrogel sensor with conductive cellulose nanocrystals for motion monitoring and character recognition

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作者
Yafang Wang,Anrong Yao,Baojie Dou,Cuimin Huang,Lin Yang,Juan Liang,Jianwu Lan,Shaojian Lin
出处
期刊:Carbohydrate Polymers [Elsevier BV]
卷期号:332: 121932-121932 被引量:54
标识
DOI:10.1016/j.carbpol.2024.121932
摘要

Conductive hydrogel-based sensors offer diverse applications in artificial intelligence, wearable electronic devices and character recognition management. However, it remains a significant challenge to maintain their satisfactory performances under extreme climatic conditions. Herein, a stretchable, self-adhesive, self-healing and environmentally stable conductive hydrogel was developed through free radical polymerization of hydroxyethyl acrylate (HEA) and poly(ethylene glycol) methacrylate (PEG) as the skeleton, followed by the incorporation of polyaniline-coated cellulose nanocrystal (CNC@PANI) as the conductive and reinforced nanofiller. Encouragingly, the as-prepared hydrogel (CHP) exhibited decent mechanical strength, satisfactory self-adhesion, prominent self-healing property (95.04 % after 60 s), excellent anti-freezing performance (below −60 °C) and outstanding moisture retention. The assembled sensor derived from CHP hydrogel possessed a low detection limit (0.5 % strain), high strain sensitivity (GF = 1.68) and fast response time (96 ms). Remarkably, even in harsh environmental temperatures from −60 °C to 80 °C, it reliably detected subtle and large-scale human motion for a long-term process (>10,000 cycles), manifesting its exceptional environmental tolerance. More interestingly, this hydrogel-based sensor could be assembled into a “writing board” for accurate handwritten numeral recognition. Therefore, the as-obtained multifunctional hydrogel could be a promising material applied in human motion detection and character recognition platforms even in harsh surroundings.
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