Stretchable Organohydrogel with Adhesion, Self-Healing, and Environment-Tolerance for Wearable Strain Sensors

材料科学 自愈水凝胶 自愈 明胶 标度系数 可穿戴计算机 纳米技术 光电子学 计算机科学 高分子化学 嵌入式系统 病理 化学 制作 替代医学 医学 生物化学
作者
Liang Zeng,Guanghui Gao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (24): 28993-29003 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acsami.3c05208
摘要

Stretchable hydrogels as landmark soft materials have been efficiently utilized in the field of wearable sensing devices. However, these soft hydrogels mostly cannot integrate transparency, stretchability, adhesiveness, self-healing, and environmental adaptability into one system. Herein, a fully physically cross-linked poly(hydroxyethyl acrylamide)-gelatin dual-network organohydrogel is prepared in a phytic acid-glycerol binary solvent via a rapid ultraviolet light initiation. The introduction of gelatin as the second network endows the organohydrogel with desirable mechanical performance (high stretchability up to 1240%). The presence of phytic acid not only synergizes with glycerol to impart environment-tolerance to the organohydrogel (from -20 to 60 °C) but also increases the conductivity. Moreover, the organohydrogel demonstrates a durable adhesive performance toward diverse substrates, a high self-healing efficiency through heat treatment, and favorable optical transparency (transmittance of 90%). Furthermore, the organohydrogel achieves high sensitivity (gauge factor of 2.18 at 100% strain) and rapid response time (80 ms) and could detect both tiny (a low detection limit of 0.25% strain) and large deformations. Therefore, the assembled organohydrogel-based wearable sensors are capable of monitoring human joint motions, facial expression, and voice signals. This work proposes a facile route for multifunctional organohydrogel transducers and promises the practical application of flexible wearable electronics in complex scenarios.
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