Lignin-silver triggered multifunctional conductive hydrogels for skinlike sensor applications

自愈水凝胶 材料科学 过硫酸铵 标度系数 纳米复合材料 聚合 化学工程 纳米技术 聚合物 复合材料 高分子化学 医学 工程类 制作 病理 替代医学
作者
Yanping Hao,Chao Wang,Weikun Jiang,Chang Geun Yoo,Xingxiang Ji,Guihua Yang,Jiachuan Chen,Gaojin Lyu
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier BV]
卷期号:221: 1282-1293 被引量:39
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2022.09.113
摘要

Conductive hydrogels have attracted tremendous attention as a novel generation of wearable devices and body monitoring due to their great stretchability and high flexibility. Here, a multifunctional cellulose nanocrystal @sodium lignosulfonate-silver-poly(acrylamide) nanocomposite hydrogel was prepared by radical polymerization within only a few minutes. This polymerization rapidly occurred by lignosulfonate-silver (Ls-Ag) dynamic catalysis that efficiently activated ammonium persulfate (APS) to initiate the free-radical polymerization. In particular, the hydrogel exhibited excellent tensile strength (406 kPa), ultrahigh stretchability (1880 %), self-recovery, and fatigue resistance. Furthermore, due to the inclusion of Ls-Ag metal ion nanocomposite in the hydrogels, the composite hydrogel presented repeated adhesion to various objects, excellent conductivity (σ ∼ 9.5 mS cm−1), remarkable UV resistance (100 % shielding of the UV spectral region), and high antibacterial activity (above 98 %), which enabled the hydrogel to be applied to epidermal sensors. In addition, the high-sensitivity (gauge factor of 2.46) sensor constructed of the hydrogel monitored the large and subtle movements of the human body and was used as a biological electrode to collect human electromyography and electrocardiographic signals. This work provided a novel strategy for the high-value utilization of lignin, which had potential application prospects in many fields such as wearable bioelectrodes.
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