Biomimetic integration of tough polymer elastomer with conductive hydrogel for highly stretchable, flexible electronic

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作者
Xiang Liu,Xiaofei Chen,Xinyi Chi,Zujian Feng,Chunfang Yang,Rui Gao,Shuangyang Li,Chuangnian Zhang,Xiaogang Chen,Pingsheng Huang,Anjie Dong,Deling Kong,Weiwei Wang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:92: 106735-106735 被引量:54
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106735
摘要

Flexible electronics is booming and attracts considerable interest in monitoring physiological activities and health conditions. The development of human-friend flexible electronics with both excellent human movement monitoring and flexible electrode functions at a wide working range remains highly challenging. Herein, we report a biomimetic double-layered multifunctional flexible electronic device composed of a stretchable, tough elastomer covalently coupled with a conductive, double-network hydrogel for monitoring physiological motions. The introduction of optimal physical crosslinking including hydrogen bond and metal coordination in the covalently cross-linked polyurethane elastomer effectively provides favorable flexibility and stretchability. The elastomer-hydrogel integration (EHI) shows ultra-fast responsiveness (10 ms) and resilience (246 ms) as a skin sensor and could effectively detect diverse muscle and joint movements in a highly sensitive and signal waveform-interpreting manner. Further, such a polymer integration with skin shape-adaptive hydrogel and low contact impedance enables real-time high-quality detection of electrocardiogram (ECG) by serving as flexible electrode compared to commercial Ag/AgCl electrodes, and was successfully applied to measure electrooculogram (EOG) and electromyogram (EMG). EHI-based electrodes were feasible and effective for electroencephalogram (EEG) signal detection in brain-computer interfaces (BCI) system. Altogether, this biomimetic EHI electronic device provides an advanced platform for the design of next-generation flexible healthcare diagnostic monitors and soft robots.
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