Graphene‐Doped Hydrogels with Enhanced Conductivity and Stretchability for All‐Weather Wearable Devices

材料科学 自愈水凝胶 石墨烯 可穿戴计算机 电导率 可穿戴技术 纳米技术 兴奋剂 复合材料 光电子学 计算机科学 嵌入式系统 高分子化学 化学 物理化学
作者
Yi Wang,Yixiao Li,Yajie Zhang,Le-Xing You,Yutao Song,Tong Li,Fang Zheng,An Gui,Yangfeng Li,Lei Liao,Rong Yang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202425014
摘要

Abstract Conductive hydrogels with high water content, excellent adhesion, and mechanical flexibility have garnered significant attention for flexible and wearable electronic applications. Despite advancements, achieving hydrogels with robust electrical and mechanical properties under extreme environmental conditions remains a key challenge. In this study, a cost‐effective, lignin‐tannin nanosphere graphene‐doped hydrogel (LTGH) synthesized by dispersing graphene within the hydrogel matrix via self‐assembled sodium lignosulfonate and tannic acid nanospheres is presented. The LTGH exhibits exceptional electrical conductivity (28 S m −1 ), ultra‐high sensitivity (maximum gauge factor ≈350), and an ultra‐low detection limit (<0.5%). Additionally, it demonstrates outstanding stretchability (>1800%), strong adhesion (>50 kPa), UV resistance, and antibacterial properties. By incorporating ethylene glycol, the LTGH maintains reliable performance across a wide temperature range (−80 to 50 °C). Furthermore, the LTGH is successfully integrated into a convolutional neural network‐based sign language recognition system, achieving a compact and lightweight design with high recognition accuracy, rapid responsiveness, and cost efficiency. This work highlights the superior sensing capabilities of graphene‐doped conductive hydrogels, underscoring their potential in all‐weather wearable technologies.

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