Liquid Metal Nanoparticles Physically Hybridized with Cellulose Nanocrystals Initiate and Toughen Hydrogels with Piezoionic Properties

自愈水凝胶 材料科学 纳米颗粒 聚合 纳米技术 聚合物 化学工程 水溶液 丙烯酸 离子液体 复合材料 高分子化学 催化作用 有机化学 化学 共聚物 工程类
作者
Pooria Rahmani,Akbar Shojaei,Tushar Sakorikar,Meixiang Wang,Yuniva Mendoza-Apodaca,Michael D. Dickey
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (11): 8038-8050 被引量:43
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c11063
摘要

Liquid metal (LM) particles can serve as initiators, functional fillers, and cross-linkers for hydrogels. Herein, we show that cellulose nanocrystals (CNCs) stabilize LM particles in aqueous solutions, such as those used to produce hydrogels. The CNC-coated LM particles initiate free-radical polymerization to form poly(acrylic acid) (PAA) hydrogel with exceptional properties─stretchability ∼2000%, excellent toughness ∼1.8 MJ/m3, mechanical resilience, and efficient self-healing─relative to cross-linked PAA networks polymerized using conventional molecular initiators. FTIR spectroscopy, rheology, and mechanical measurements suggest that physical bonds between PAA and both Ga3+ and LM-CNC particles contribute to the excellent mechanical properties. The gels are used to sense a wide range of strains, such as those associated with human motion, via changes in resistance through the gel. The sensitivity at low strains enables monitoring subtle physiological signals, such as pulse. Without significantly compromising the toughness, soaking the gels in salt solution brings about high ionic conductivity (3.8 S/m), enabling them to detect touch via piezoionic principles; the anions in the gel have higher mobility than cations, resulting in significant charge separation (current ∼30 μA, ∼10 μA/cm2) through the gel in response to touch. These attractive properties are promising for wearable sensors, energy harvesters, and self-powered ionic touch panels.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
糊涂的小刺猬完成签到,获得积分10
1秒前
纯银耳坠y发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
凯少完成签到 ,获得积分10
1秒前
tongy发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
wanghuan完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
didoo完成签到,获得积分10
2秒前
美满黄豆发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
qijie发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
英俊的铭应助小慧儿采纳,获得10
5秒前
赵顺勇完成签到,获得积分20
5秒前
英俊的铭应助woshidahunzi采纳,获得10
6秒前
6秒前
林夕完成签到,获得积分20
6秒前
Ww完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
充电宝应助wang采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
生动梦松发布了新的文献求助200
7秒前
姜艺童发布了新的文献求助10
7秒前
易小名完成签到 ,获得积分10
7秒前
Han完成签到,获得积分20
8秒前
8秒前
小马甲应助yym采纳,获得10
8秒前
8秒前
9秒前
Aaron完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
养生坤坤发布了新的文献求助10
10秒前
传奇3应助sakris采纳,获得10
10秒前
叶子发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Einführung in die Rechtsphilosophie und Rechtstheorie der Gegenwart 1500
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 1000
青少年心理适应性量表(APAS)使用手册 700
Air Transportation A Global Management Perspective 9th Edition 700
Socialization In The Context Of The Family: Parent-Child Interaction 600
DESIGN GUIDE FOR SHIPBOARD AIRBORNE NOISE CONTROL 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4989715
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4238877
关于积分的说明 13204682
捐赠科研通 4033173
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2206521
邀请新用户注册赠送积分活动 1217798
关于科研通互助平台的介绍 1135911