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Erschienen in: Journal of Materials Science 27/2022

02.07.2022 | Electronic materials

An electrically conductive polyvinyl alcohol/poly (acrylic acid-co-acrylamide)/polydopamine-decorated carbon nanotubes composite hydrogel with appropriate mechanical properties for human movement monitoring

verfasst von: Yue Gong, Yinchun Hu, Yizhu Cheng, Zexin Liu, Yu Gu, Xiangfei Yin, Huixiu Ding, Hui Yang, Min Kang, Yan Wei, Di Huang

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 27/2022

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Abstract

In recent years, flexible wearable electronic devices have received extensive attention in the fields of human health monitoring, bioelectronic interfaces, and human–computer interaction. Conductive hydrogels have gradually become the best candidate materials for flexible wearable electronic devices, due to their good conductive properties, elastic modulus similar to natural skin tissue, and adjustable mechanical properties. In this study, polyvinyl alcohol/poly (acrylic acid-co-acrylamide)/polydopamine-decorated carbon nanotubes (PVA/P(AA-co-AM)/PDA@CNTs) composite hydrogel was prepared by free radical copolymerization and in situ composite methods. The double-physical cross-linked network composed of PVA and P(AA-co-AM) formed an efficient energy dissipation system. The composite hydrogel exhibits appropriate mechanical properties (tensile strength of 1.21 ± 0.04 MPa, elongation at break of 221.28 ± 2.04%, toughness of 1.22 ± 0.36 MJ m−3). PDA@CNTs formed conductive pathways in the composite hydrogel, which endowed hydrogel with electrical conductivity (3.84 S/m) and high sensitivity (gauge factor of 1.6). The wearable sensor based on composite hydrogel can monitor the joint movement and muscle movement of the human body. PVA/P(AA-co-AM)/PDA@CNTs composite hydrogel has great application prospects in the field of flexible wearable electronic devices for human movement monitoring.

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Literatur
40.
Zurück zum Zitat Georgakilas V, Perman JA, Tucek J, Zboril R (2015) broad family of carbon nanoallotropes: classification, chemistry, and applications of fullerenes, carbon dots, nanotubes, graphene, nanodiamonds, and combined superstructures. Chem Rev 115(11):4744–4822. https://doi.org/10.1021/cr500304fCrossRef Georgakilas V, Perman JA, Tucek J, Zboril R (2015) broad family of carbon nanoallotropes: classification, chemistry, and applications of fullerenes, carbon dots, nanotubes, graphene, nanodiamonds, and combined superstructures. Chem Rev 115(11):4744–4822. https://​doi.​org/​10.​1021/​cr500304fCrossRef
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Zurück zum Zitat Grieshaber SE, Farran AJE, Lin-Gibson S, Kiick KL, Jia X (2009) Synthesis and characterization of elastin−mimetic hybrid polymers with multiblock, alternating molecular architecture and elastomeric properties. Macromolecules 42(7):2532–2541. https://doi.org/10.1021/ma802791zCrossRef Grieshaber SE, Farran AJE, Lin-Gibson S, Kiick KL, Jia X (2009) Synthesis and characterization of elastin−mimetic hybrid polymers with multiblock, alternating molecular architecture and elastomeric properties. Macromolecules 42(7):2532–2541. https://​doi.​org/​10.​1021/​ma802791zCrossRef
Metadaten
Titel
An electrically conductive polyvinyl alcohol/poly (acrylic acid-co-acrylamide)/polydopamine-decorated carbon nanotubes composite hydrogel with appropriate mechanical properties for human movement monitoring
verfasst von
Yue Gong
Yinchun Hu
Yizhu Cheng
Zexin Liu
Yu Gu
Xiangfei Yin
Huixiu Ding
Hui Yang
Min Kang
Yan Wei
Di Huang
Publikationsdatum
02.07.2022
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 27/2022
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-022-07435-x

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