Strong and Tough Hydrogel with High Ionic Conductivity via Coarse-Grained Network

材料科学 离子电导率 极限抗拉强度 电导率 复合材料 离子键合 多孔性 韧性 纳米技术 离子强度 断裂韧性 自愈水凝胶 多孔介质 基质(化学分析) 机械强度 导电体 弯曲 渗透(认知心理学) 拉伤 离子 电阻率和电导率 表面改性 弹性(物理)
作者
Jingxuan Pan,Zijun Dai,Shuze Zhu
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:26 (4): 1228-1236 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.5c04964
摘要

High mechanical strength and high ionic conductivity are mutually exclusive in conventional hydrogels. Herein, we report a hydrogel that overcomes this trade-off by incorporating trace MXene into a PVA/ANF matrix via a salting-out strategy. MXene induces a coarse-grained porous structure, where thick pore walls enhance mechanics while enlarged pores facilitate ion transport. The resulting hydrogel achieves a tensile strength of 6.08 MPa, toughness of 9.59 MJ/m 3, fracture strain of 250%, and ionic conductivity of 3.4 S/m. It also exhibits high strain sensitivity (GF = 3.26) within 0–120% strain. Attached to the human body, the hydrogel enables precise motion monitoring, demonstrating promise for wearable sensing. Our findings suggest a general structural engineering strategy to overcome the trade-off between ionic conductivity and mechanical properties in soft materials.
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