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:74
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
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
刚刚
人云亦云完成签到,获得积分10
刚刚
江郁清完成签到 ,获得积分10
刚刚
英姑应助可知采纳,获得10
1秒前
野心家完成签到 ,获得积分10
1秒前
眯眯眼的黎昕完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
王端端发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
tgrnf发布了新的文献求助20
3秒前
我是老大应助小卜采纳,获得10
3秒前
科研通AI6.4应助欣慰冬亦采纳,获得30
4秒前
4秒前
Miao发布了新的文献求助10
5秒前
科研通AI6.4应助追寻依风采纳,获得10
5秒前
Hello应助小拉采纳,获得10
5秒前
pigpromax完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
OFF发布了新的文献求助10
6秒前
ccl完成签到,获得积分10
6秒前
MOON发布了新的文献求助10
6秒前
学习爱我完成签到 ,获得积分10
7秒前
琛渊完成签到 ,获得积分20
7秒前
冬雨发布了新的文献求助10
8秒前
今后应助唐英采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
HH完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
ccl发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
KIQING完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
Yuan完成签到 ,获得积分10
11秒前
hashtag发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
苹果安露完成签到,获得积分10
12秒前
12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
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1500
Cowries - A Guide to the Gastropod Family Cypraeidae 1200
Quality by Design - An Indispensable Approach to Accelerate Biopharmaceutical Product Development 800
Pulse width control of a 3-phase inverter with non sinusoidal phase voltages 777
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Applied Linguistics: A Practical Guide 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6400713
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8217528
关于积分的说明 17414225
捐赠科研通 5453742
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2882258
邀请新用户注册赠送积分活动 1858825
关于科研通互助平台的介绍 1700576