Stretchable, freezing-tolerant conductive hydrogel for wearable electronics reinforced by cellulose nanocrystals toward multiple hydrogen bonding

材料科学 导电聚合物 柔性电子器件 导电体 复合材料 纳米复合材料 纳米技术 化学工程 自愈水凝胶 聚合物 高分子化学 工程类
作者
Huiqiang Wang,Zheng Li,Miao Zuo,Xianhai Zeng,Xing Tang,Yong Sun,Lu Lin
出处
期刊:Carbohydrate Polymers [Elsevier]
卷期号:280: 119018-119018 被引量:111
标识
DOI:10.1016/j.carbpol.2021.119018
摘要

Conductive hydrogels have the mechanical properties and the electronic transport properties of conductive polymers, which have been widely used in the fields of energy storage and bioelectronics. However, the rigidity and brittleness of conductive polymers hinder the long-term stability of hydrogels and limit its application in new flexible electronic devices. It is a high challenging task to prepare ion-conductive hydrogels with excellent mechanical properties, anti-freeze and electrical conductivity through a simple preparation process under the action of hydrogen bonds. We present a facile strategy to prepare mechanically tough, swelling ability hydrogels reinforced by cellulose nanocrystals (CNCs). Herein, CNCs were produced by high pressure homogeneous and pretreated with deep eutectic solvent (DES). The conductivity of the hydrogel is 0.021 S/cm at room temperature. Due to the function of DMSO/H2O in organic solvent system, the ion-conducting hydrogel remains flexible and conductive (0.014 S/cm) at -70 °C. Hydrogel has excellent mechanical properties (stress about 1.4 MPa, strain about 1018%), excellent transparency, freezing resistance (-70 °C) and other comprehensive characteristics. The hydrogel can be assembled into a sensor for use in monitoring large and small movements of the human body, showing good responsiveness and stability.
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