Hydrophobically Associated Hydrogel for High Sensitivity and Resolution of an Interdigital Electrode Pressure Sensor

材料科学 电极 复合材料 复合数 聚丙烯酰胺 自愈水凝胶 十二烷基硫酸钠 极限抗拉强度 生物医学工程 化学 高分子化学 色谱法 医学 物理化学
作者
Xuan Cao,Qinglong Cao,Taoyi Zhang,Wenxi Ji,Usman Muhammad,Jing Chen,Yun Wei
出处
期刊:Biomacromolecules [American Chemical Society]
卷期号:25 (1): 143-154 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acs.biomac.3c00884
摘要

Hydrogel-based flexible strain sensors have been known for their excellent ability to convert different motions of humans into electrical signals, thus enabling real-time monitoring of various human health parameters. In this work, a composite hydrogel with hydrophobic association and hybrid cross-linking was fabricated by using polyacrylamide (PAm), surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS), lauryl methacrylate (LMA), and polypyrrole (PPy). The dynamic dissociation-conjugation among LMA, SDS, and PPy could dissipate energy to improve the toughness of hydrogels. The SDS/PPy/LMPAm composite hydrogel with a toughness of 1.44 MJ/m3, tensile fracture stress of 345 kPa, tensile strain of 1021%, and electrical conductivity of 0.57 S/m was obtained. Furthermore, an interdigital electrode flexible pressure sensor was designed to replace the bipolar electrode flexible pressure sensor, which greatly improved the sensitivity and resolution of the pressure sensor. The SDS/PPy/LMPAm composite hydrogel-based interdigital electrode flexible pressure sensor showed extraordinary stability and identified different hand gestures as well as monitored the pulse signal of humans. Moreover, the characteristic systolic and diastolic peaks were clearly observed. The pulse frequency (65 times/min) and the radial artery augmentation index (0.57) were calculated, which are very important in evaluating the arterial vessel wall and function of human arteries.
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