Leaf‐Inspired Cellulose Ionogels Under Spatial Confinement with Synergistically Enhanced Mechanical and Sensing Performance for Flexible Sensors

材料科学 纤维素 纳米技术 韧性 极限抗拉强度 柔性电子器件 导电体 聚合物 离子液体 电导率 复合材料 网络结构 数码产品 弯曲 导电聚合物 离子电导率 各向异性 断裂韧性 离子强度
作者
Ailing Xu,Jiayu Liu,Yonggui Wang,Zefang Xiao,Yanjun Xie
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (14) 被引量:10
标识
DOI:10.1002/adfm.202519010
摘要

Abstract Flexible sensing materials have garnered significant attention due to their application value in fields such as wearable electronics and medical monitoring. However, achieving a balance between mechanical performance and sensing performance remains a major challenge. Inspired by the vein network structure of Arabidopsis thaliana leaves and their ability to transmit electrical signals under mechanical stimulation, N, N‐dimethylacrylamide (DMAA), acrylamide (AM), and 1‐ethyl‐3‐methylimidazolium ethyl sulfate (EMIES) are introduced into a cellulose network skeleton, successfully preparing the microphase‐separated conductive ionogel through copolymerization. The solubility differences of polymer segments in ionic liquids induce microphase separation, while the spatial confinement effect of the cellulose skeleton regulated the growth and distribution of the microphase structure. The obtained ionogel exhibits excellent tensile strength (2.37 MPa) and toughness (4.27 MJ m −3 ). Meanwhile, the cellulose network structure positively contributes to ion transport ( σ EP 3 C 5 = 0.72 mS cm −1 ). The flexible sensor based on the EMIES/P(DMAA‐AM)/cellulose ionogel features a rapid response time (125 ms), good cycling stability, and environmental adaptability, enabling real‐time monitoring of human joint movements and facilitating human‐computer interaction. This spatial confinement strategy achieves synergistic enhancement of the mechanical properties and conductivity of ionogels, providing innovative insights for the design and application of high‐performance flexible sensors.
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