Synergistic Hydrophobic and Hofmeister Effects Drive Recyclable, Tough, and Antiswelling Hydrogels for Underwater Communication

自愈水凝胶 水下 材料科学 纳米技术 制作 韧性 纳米材料 聚合物 离子强度 化学工程 离子液体 霍夫迈斯特系列 离子键合 工作(物理) 机械强度 耐久性 传输(电信) 柔性电子器件 电导率
作者
Jupen Liu,Ruixue Wang,Ting Li,Wei Lu,Huihui Tan,Qin Huang,Lin Tang,You Yu
出处
期刊:ACS Macro Letters [American Chemical Society]
卷期号:15 (4): 660-668 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsmacrolett.6c00140
摘要

The development of high-performance hydrogels for underwater flexible electronics is hindered by a long-standing, seemingly irreconcilable trade-off among antiswelling capability, mechanical robustness, and recyclability. Here, we report a synergistic hydrophobic and Hofmeister effect (SHHE) strategy to fabricate recyclable, tough, and antiswelling hydrogels (RTASH). By incorporating salts (e.g., CO 3 2–, SO 4 2– ) into a hydrophobically modified polymer network, RTASH achieves exceptional antiswelling performance (swelling ratio < 5% after 60 days), high toughness (fracture toughness: 1.9 MJ m –3 ), and stable ionic conductivity (0.35 S m –1 ). The dynamic physical cross-links enable full recyclability, with the material retaining over 80% of its mechanical strength after three reprocessing cycles. When applied as an underwater strain sensor, RTASH exhibits high sensitivity (GF = 0.6), fast response (0.3 s), and long-term stability over 60 days of continuous operation. Leveraging its tunable electromechanical properties, we demonstrate real-time Morse code communication underwater including the reliable transmission of SOS distress signals. This work presents a straightforward and sustainable material fabrication strategy to advance the development of environmentally adaptive underwater communication systems.
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