Conductive silk fibroin hydrogel with semi-interpenetrating network with high toughness and fast self-recovery for strain sensors

丝素 材料科学 自愈水凝胶 韧性 复合材料 生物相容性 丝绸 极限抗拉强度 高分子化学 冶金
作者
Peixian Huo,Hongyao Ding,Ziqing Tang,Xiaoxu Liang,Jianyu Xu,Miaomiao Wang,Rui Liang,Guoxing Sun
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier]
卷期号:212: 1-10 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2022.05.084
摘要

Regenerated silk fibroin (RSF) hydrogels have been extensively studied in the fields of biomedicine and wearable devices in recent years due to their outstanding biocompatibility. However, the pure RSF hydrogels usually exhibited frangibility and low ductility, limiting their application in many aspects severely. Herein, we demonstrate a tough RSF/poly (N, N-dimethylallylamine) hydrogel with semi-interpenetrating network, which possesses good mechanical properties with high stretchability (εb = 900%), tensile strength (σb = 101.7 kPa), toughness (Wf = 516.7 kJ/m3) and tearing fracture energy (T = 407.3 J/m2). Besides, the gels show low residual strain in the cyclic tests and rapid self-recovery (80% toughness recovery within 5 min with the maximum strain of 400%). Moreover, the gels also show high ionic conductivity due to the incorporation of the NaCl and the hydrogel can act as an ideal candidate for strain sensor with high sensitivity (GF = 1.84), admirable linearity, and good durability (1000 cycles with the strain of 100%). When used as a wearable strain sensor for monitoring human movements, it also can detect small and large deformations with high sensitivity. It is expected that this work can provide a new strategy for the fabrication of smart RSF-based hydrogels and expand their application in multiple scenarios.
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