Super Stretchable, Self‐Healing, Adhesive Ionic Conductive Hydrogels Based on Tailor‐Made Ionic Liquid for High‐Performance Strain Sensors

材料科学 自愈水凝胶 自愈 离子液体 离子键合 韧性 导电体 复合材料 苯硼酸 纳米技术 高分子化学 离子 病理 物理 催化作用 化学 医学 量子力学 替代医学 生物化学
作者
Xue Yao,Sufeng Zhang,Liwei Qian,Ning Wei,Valentin Nica,Sergiu Coseri,Fei Han
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (33) 被引量:224
标识
DOI:10.1002/adfm.202204565
摘要

Abstract Ionic conductive hydrogels (ICHs) integrate the conductive performance and soft nature of tissue‐like materials to imitate the features of human skin with mechanical and sensory traits; thus, they are considered promising substitutes for conventional rigid metallic conductors when fabricating human‐motion sensors. However, the simultaneous incorporation of excellent stretchability, toughness, ionic conductivity, self‐healing, and adhesion via a simple method remains a grand challenge. Herein, a novel ICH platform is proposed by designing a phenylboronic acid‐ionic liquid (PBA‐IL) with multiple roles that simultaneously realize the highly mechanical, electrical, and versatile properties. This elaborately designed semi‐interpenetrating network ICH is fabricated via a facile one‐step approach by introducing cellulose nanofibrils (CNFs) into the PBA‐IL/acrylamide cross‐linked network. Ingeniously, the dynamic boronic ester bonds and physical interactions (hydrogen bonds and electrostatic interactions) of the cross‐linked network endow these hydrogels with remarkable stretchability (1810 ± 38%), toughness (2.65 ± 0.03 MJ m −3 ), self‐healing property (92 ± 2% efficiency), adhesiveness, and transparency. Moreover, the construction of this material shows that CNFs can synergistically enhance mechanical performance and conductivity. The wide working strain range (≈1000%) and high sensitivity (GF = 8.36) make this ICH a promising candidate for constructing the next generation of gel‐based strain sensor platforms.
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