Anisotropic double-network hydrogels integrated superior performance of strength, toughness and conductivity for flexible multi-functional sensors

各向异性 韧性 自愈水凝胶 材料科学 电导率 纳米纤维 复合材料 柔性电子器件 MXenes公司 纳米技术 导电体 压阻效应 物理 高分子化学 物理化学 化学 量子力学
作者
Lihong Geng,Wei Liu,Binbin Fan,Jianming Wu,Shuo Shi,An Huang,Jinlian Hu,Xiangfang Peng
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:462: 142226-142226 被引量:69
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142226
摘要

Conductive hydrogels have attracted extensive attention in the field of flexible electronics due to its inherent outstanding properties. However, how to solve the contradictory relationship among conductivity, strength and toughness of hydrogel was still a huge challenge. Inspired by the muscle architecture, an anisotropic cellulose nanofiber (CNF) based double-network conductive hydrogel containing oriented MXenes was successfully fabricated, in which the asymmetric double network structure contributed to excellent strength and toughness, while the conductivity of the hydrogel was enhanced by the ion nanochannels derived from aligned MXenes. Consequently, the resulting hydrogel integrated superior performance of strength, toughness and conductivity, which were 3.33 MPa, 1106 % and 13.08 S/m respectively, surpassing the most reported hydrogels. Profiting from the superior conductivity and mechanical performance, the anisotropic hydrogel could be assembled into multi-functional flexible electronics, such as a flexible touch panel, a flexible strain/pressure sensor with high sensitivity and stability. Together with the superior compatibility for human–computer interaction, the obtained hydrogel wearable sensor showed a promising application potential for the real-time wireless monitoring of human motion and the real-time control of a robot.
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