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Fully Bio‐Based Gelatin Organohydrogels via Enzymatic Crosslinking for Sustainable Soft Strain and Temperature Sensing

材料科学 明胶 热稳定性 聚合物 拉伤 动态力学分析 化学工程 纳米技术 共价键 转印 软传感器 灵敏度(控制系统) 自愈水凝胶 软机器人 标度系数 微尺度化学 粘弹性 热的 软质材料 极限抗拉强度 复合材料 生物相容性 原位 可穿戴技术 变形(气象学) 石墨烯 过程(计算)
作者
Pietro Tordi,Adrián Tamayo,Yeonsu Jeong,Bin Han,Tamer Al Kayal,Aida Cavallo,Massimo Bonini,Paolo Samorı́
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
被引量:2
标识
DOI:10.1002/adfm.202520762
摘要

Abstract Developing soft materials that integrate mechanical compliance, functional responsiveness, and environmental sustainability is key for next‐generation wearable and implantable electronics. Here, a sustainable, fully bio‐based organohydrogel sensor made entirely from food‐grade and biodegradable components, including gelatin, microbial transglutaminase (TG), and glycerol, prepared via a simple one‐pot process under mild thermal conditions, is reported. In this system, TG enzymatically crosslinks gelatin chains into a robust covalent network, while glycerol enhances flexibility, stabilizes hydration, and facilitates proton conduction. The multicomponent system reveals a tunable network morphology governed by enzymatic crosslinking density. The resulting gels exhibit remarkable stretchability (up to 450%), linear strain sensitivity up to 300%, and a high gauge factor of 2.86—placing them among the top‐performing hydrogel‐based strain sensors to date. In addition to strain sensing, the material shows strong thermal responsivity (0.26 °C −1 in the 20–45 °C range) without being affected by variations in environmental humidity. Long‐term electromechanical stability is demonstrated over 5000 cycles. Unlike conventional soft sensors that rely on synthetic polymers, fillers, or dopants, this platform entirely uses food‐safe components and a simple one‐pot process—offering a scalable and sustainable route to soft electronics. These findings establish enzyme‐guided polymer engineering as a powerful tool for functional material design.
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