Ion‐Conductive Hydrogel‐Based Stretchable, Self‐Healing, and Transparent NO2 Sensor with High Sensitivity and Selectivity at Room Temperature

材料科学 自愈水凝胶 电导率 选择性 导电体 响应时间 纳米技术 化学工程 电极 复合材料 化学 计算机科学 催化作用 生物化学 计算机图形学(图像) 工程类 物理化学 高分子化学
作者
Zixuan Wu,Limin Rong,Jinglan Yang,Yaoming Wei,Kai Tao,Yubin Zhou,Bo‐Ru Yang,Xi Xie,Jin Wu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:17 (52) 被引量:62
标识
DOI:10.1002/smll.202104997
摘要

Here stretchable, self-healable, and transparent gas sensors based on salt-infiltrated hydrogels for high-performance NO2 sensing in both anaerobic environment and air at room temperature, are reported. The salt-infiltrated hydrogel displays high sensitivity to NO2 (119.9%/ppm), short response and recovery time (29.8 and 41.0 s, respectively), good linearity, low theoretical limit of detection (LOD) of 86 ppt, high selectivity, stability, and conductivity. A new gas sensing mechanism based on redox reactions occurring at the electrode-hydrogel interface is proposed to understand the sensing behaviors. The gas sensing performance of hydrogel is greatly improved by incorporating calcium chloride (CaCl2 ) in the hydrogel via a facile salt-infiltration strategy, leading to a higher sensitivity (2.32 times) and much lower LOD (0.06 times). Notably, both the gas sensing ability, conductivity, and mechanical deformability of hydrogels are readily self-healable after cutting off and reconnection. Such large deformations as 100% strain do not deprive the gas sensing capability, but rather shorten the response and recovery time significantly. The CaCl2 -infiltrated hydrogel shows excellent selectivity of NO2 , with good immunity to the interference gases. These results indicate that the salt-infiltrated hydrogel has great potential for wearable electronics equipped with gas sensing capability in both anaerobic and aerobic environments.
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