Self-Healable Conductive Hydrogels with High Stretchability and Ultralow Hysteresis for Soft Electronics

材料科学 自愈水凝胶 佩多:嘘 纳米技术 乙烯醇 导电体 自愈 复合材料 聚合物 高分子化学 医学 替代医学 图层(电子) 病理
作者
Ajeng Prameswati,Siti Aisyah Nurmaulia Entifar,Joo Won Han,Anky Fitrian Wibowo,Jung Ha Kim,Yulia Shara br Sembiring,Jihyun Park,Jonghee Lee,Ah‐Young Lee,Myoung Hoon Song,Soyeon Kim,Dong Chan Lim,Youngho Eom,S.B. Heo,Myoung‐Woon Moon,Minseok Kim,Yong Hyun Kim
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (20): 24648-24657 被引量:24
标识
DOI:10.1021/acsami.3c02407
摘要

Stretchable sensors based on conductive hydrogels have attracted considerable attention for wearable electronics. However, their practical applications have been limited by the low sensitivity, high hysteresis, and long response times of the hydrogels. In this study, we developed high-performance poly(vinyl alcohol) (PVA)/poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) based hydrogels post-treated with NaCl, which showed excellent mechanical properties, fast electrical response, and ultralow hysteresis properties. The hydrogels also demonstrated excellent self-healing properties with electrical and mechanical properties comparable to those of the original hydrogel and more than 150% elongation at break after the self-healing process. The high performance of the optimized hydrogels was attributed to the enhanced intermolecular forces between the PVA matrix and PEDOT:PSS, the favorable conformational change of the PEDOT chains, and an increase in localized charges in the hydrogel networks. The hydrogel sensors were capable of tracking large human motion and subtle muscle action in real time with high sensitivity, a fast response time (0.88 s), and low power consumption (<180 μW). Moreover, the sensor was able to monitor human respiration due to chemical changes in the hydrogel. These highly robust, stretchable, conductive, and self-healing PVA/PEDOT:PSS hydrogels, therefore, show great application potential as wearable sensors for monitoring human activity.
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