Highly compressible and environmentally adaptive conductors with high-tortuosity interconnected cellular architecture

材料科学 曲折 软机器人 自愈水凝胶 导电体 复合材料 各向异性 制作 纳米技术 聚合物 多孔性 计算机科学 执行机构 高分子化学 人工智能 物理 病理 医学 量子力学 替代医学
作者
Yangyu Wang,Haili Qin,Zheng Li,Jing Dai,Huai‐Ping Cong,Shu‐Hong Yu
出处
期刊:Nature Synthesis [Springer Nature]
卷期号:1 (12): 975-986 被引量:47
标识
DOI:10.1038/s44160-022-00167-5
摘要

Abstract Conductive hydrogels that are highly elastic, fatigue resistant and environmentally adaptive are promising materials in the fields of wearable electronics, bioelectronics and soft robotics. However, these materials are challenging to develop, especially for use in harsh environments including organic solvents and extreme temperatures. Here we report a simple method for the fabrication of highly compressible and fatigue-resistant conductive hydrogels with reinforced-concrete-type constituents and high-tortuosity interconnected cellular architecture through a self-assembly and two-stage in situ polymerization process. The obtained composites exhibit excellent mechanical compressibility with negligible residual strain at 50% strain for >10 4 cyclic loadings both in air and water. Due to the structure-favoured anisotropic response to tensile deformations coupled with elastic recovery, the hydrogel is endowed with sensing dimensions which allow the direction and velocity of movement on the sensor surface to be distinguished. In addition, by interpenetrating with an oleophilic polymer network, highly elastic and adaptive organohydrogels are developed with outstanding sensing performance in a wide variety of organic solvents and cryogenic temperatures. These materials may therefore be suitable for use in flexible and wearable devices in harsh environments.
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