Stretchable solvent-free ionic conductor with self-wrinkling microstructures for ultrasensitive strain sensor

材料科学 导线 离子电导率 离子键合 复合材料 导电体 聚合物 离子 纳米技术 化学工程 电解质 化学 有机化学 电极 工程类 物理化学
作者
Ying Ou,Tingting Zhao,Yang Zhang,Guanghui Zhao,Lijie Dong
出处
期刊:Materials horizons [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:9 (6): 1679-1689 被引量:32
标识
DOI:10.1039/d2mh00109h
摘要

Stretchable solvent-free ionic conductors with outstanding physicochemical stability are attractive in emerging sensing devices. However, existing ionic conductors struggle to keep high strain sensitivity with a gauge factor (GF) smaller than 4 at a strain range of up to 100%, which seriously affects the reliability of the signal output. Herein, we prepared a novel solvent-free ionic conductor, consisting of a hybrid cross-linked polymer network and mobile ions. Exquisite reticular wrinkling microstructures with ion channels were formed spontaneously by utilizing modulus mismatch in shrinkage during polymerization. The ion channels promote the ionic transport in the polymer, and the reticular wrinkling microstructures dramatically reinforce the mechanical stability and enhance energy dissipation. After being carefully optimized, the as-prepared ionic conductor demonstrated many unique advantages including perfect physicochemical stability, wide operating temperature range, the high ionic conductivity of 1.17 mS cm-1 at 15 °C and excellent sensitivity with GF as high as 7.03 at 100% strain. Moreover, benefiting from the abundant hydrogen bonds and ionic interactions in the polymer network, the ionic conductor also possesses self-healable and adhesion ability. The resulting devices can be used for quantitative evaluation of human joint motion and exhibit great potential in soft electronics or iontronics.
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