Antidehydration and Stable Mechanical Properties during the Phase Transition of the PNIPAM-Based Hydrogel for Body-Temperature-Monitoring Sensors

材料科学 相变 自愈水凝胶 相(物质) 纳米技术 复合材料 化学工程 高分子化学 热力学 有机化学 物理 工程类 化学
作者
Xiaoyong Zhang,Haoran Ding,Yujia Zhou,Zhaozhao Li,Yongping Bai,Lidong Zhang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (45): 62776-62787 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsami.4c15748
摘要

Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) enhances the reversibility and responsiveness of wearable temperature-sensitive devices. However, an open question is whether and how the hydrogel design can prevent adhesive performance loss caused by phase-transition-induced dehydration and unstable mechanical properties between devices and human skin and reduce interfacial failure. Herein, a gelatin-mesh scaffold-based hydrogel (NAGP-Gel) is constructed to inhibit dehydration and volume change, leading to stable mechanical properties, superior adhesiveness, and thermal sensing sensitivity during the phase transition. NAGP-Gel enhances the polymer chains–water interaction and weakens the degree of aggregation of polymer chains–chains, improving antidehydration properties under 45 °C conditions that are higher than the lower critical solution temperature (LCST; i.e., ∼32 °C). The mesh scaffold greatly restricts the phase-transition-induced polymer chain movement and maintains the mechanical performance. In a 60 °C environment, the maximum water loss and volume retention ratio of NAGP-Gel are only 3.58% and 97.3%, respectively. Additionally, NAGP-Gel serves as a temperature sensor, producing a stable thermal–electrical signal within the LCST range. It also can be assembled into an electronic device enabling the transmission of information and recognition of sign language via Morse code. This work broadens the application of PNIPAM in constructing intelligent hydrogels and opens the door to exploring emerging hydrogels for temperature-monitoring applications.
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