Robust and sensitive conductive nanocomposite hydrogel with bridge cross-linking–dominated hierarchical structural design

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作者
Tian Li,Haobo Qi,Yijing Zhao,Punit Kumar,Cancan Zhao,Zhenming Li,Xinyu Dong,Xiao Guo,Miao Zhao,Xinwei Li,Xudong Wang,Robert O. Ritchie,Wei Zhai
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:10 (5) 被引量:27
标识
DOI:10.1126/sciadv.adk6643
摘要

Conductive hydrogels have a remarkable potential for applications in soft electronics and robotics, owing to their noteworthy attributes, including electrical conductivity, stretchability, biocompatibility, etc. However, the limited strength and toughness of these hydrogels have traditionally impeded their practical implementation. Inspired by the hierarchical architecture of high-performance biological composites found in nature, we successfully fabricate a robust and sensitive conductive nanocomposite hydrogel through self-assembly–induced bridge cross-linking of MgB 2 nanosheets and polyvinyl alcohol hydrogels. By combining the hierarchical lamellar microstructure with robust molecular B─O─C covalent bonds, the resulting conductive hydrogel exhibits an exceptional strength and toughness. Moreover, the hydrogel demonstrates exceptional sensitivity (response/relaxation time, 20 milliseconds; detection lower limit, ~1 Pascal) under external deformation. Such characteristics enable the conductive hydrogel to exhibit superior performance in soft sensing applications. This study introduces a high-performance conductive hydrogel and opens up exciting possibilities for the development of soft electronics.
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