Published November 9, 2022 | Version v1
Publication Open

MXene Reinforced PAA/PEDOT:PSS/MXene Conductive Hydrogel for Highly Sensitive Strain Sensors

Creators

  • 1. Wuyi University
  • 2. Peking University

Description

Abstract Conductive hydrogel has a vital application prospect in flexible electronic fields such as electronic skin and force sensors. Developing conductive hydrogel with significant toughness and high sensitivity is urgently needed for application research. In this work, a strong and sensitive strain sensor based on conductive hydrogel is demonstrated by introducing MXene (Ti3C2Tx) into the micelle crosslinked polyacrylic acid (PAA)/poly(3,4‐ethylenedioxythiophene):poly(styrene‐sulfonate) (PEDOT:PSS) hydrogel network. The functional polymer micelle crosslinkers can dissipate external stress by deformation, endowing the hydrogel with high strength. The combination of MXene both improves the polymer network structure and the conductive pathways, further enhancing the mechanical properties and sensing performance. Resultantly, the flexible strain sensor base on PAA/PEDOT:PSS/MXene conductive hydrogel exhibits excellent sensing performance with a high gauge factor of 20.86, a large strain detection range of 1000%, as well as good adhesion on different interfaces. Thus, it can be used to monitor various movements of the human body and identify all kinds of handwriting, showing great potential into wearable electronics.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

مستخلص يحتوي الهلام المائي الموصل على احتمال تطبيق حيوي في المجالات الإلكترونية المرنة مثل مستشعرات الجلد والقوة الإلكترونية. هناك حاجة ماسة إلى تطوير هلام مائي موصل مع صلابة كبيرة وحساسية عالية لأبحاث التطبيق. في هذا العمل، يتم توضيح مستشعر إجهاد قوي وحساس يعتمد على الهلام المائي الموصل من خلال إدخال MXene (Ti3C2Tx) في شبكة الهلام المائي لحمض بولي أكريليك (PAA )/ بولي(3،4- إيثيلين ديوكسي ثيوفين):بولي(ستيرين-سلفونات) (PEDOT:PSS). يمكن للروابط المتشابكة البوليمرية الوظيفية أن تبدد الإجهاد الخارجي عن طريق التشوه، مما يمنح الهلام المائي قوة عالية. يعمل مزيج MXene على تحسين بنية شبكة البوليمر والمسارات الموصلة، مما يعزز الخواص الميكانيكية وأداء الاستشعار. ونتيجة لذلك، تُظهر قاعدة مستشعر الإجهاد المرنة على PAA/PEDOT: الهلام المائي الموصل PSS/MXene أداءً ممتازًا للاستشعار مع عامل قياس عالٍ يبلغ 20.86، ونطاق كبير للكشف عن الإجهاد يبلغ 1000 ٪، بالإضافة إلى التصاق جيد على واجهات مختلفة. وبالتالي، يمكن استخدامه لمراقبة الحركات المختلفة لجسم الإنسان وتحديد جميع أنواع الكتابة اليدوية، مما يدل على إمكانات كبيرة في الإلكترونيات القابلة للارتداء.

Translated Description (French)

Résumé L'hydrogel conducteur a une perspective d'application vitale dans des domaines électroniques flexibles tels que la peau électronique et les capteurs de force. Il est urgent de développer un hydrogel conducteur avec une ténacité significative et une sensibilité élevée pour la recherche d'application. Dans ce travail, un capteur de déformation fort et sensible à base d'hydrogel conducteur est démontré en introduisant du MXène (Ti3C2Tx) dans le réseau d'hydrogel d'acide polyacrylique (PAA)/poly(3,4‐éthylènedioxythiophène) :poly(styrène‐sulfonate) (PEDOT :PSS) réticulé par micelles. Les réticulants micellaires polymères fonctionnels peuvent dissiper les contraintes externes par déformation, conférant à l'hydrogel une résistance élevée. La combinaison de MXene améliore à la fois la structure du réseau polymère et les voies conductrices, améliorant encore les propriétés mécaniques et les performances de détection. En conséquence, la base de capteur de déformation flexible sur l'hydrogel conducteur PAA/PEDOT :PSS/MXene présente d'excellentes performances de détection avec un facteur de jauge élevé de 20,86, une large plage de détection de déformation de 1000%, ainsi qu'une bonne adhérence sur différentes interfaces. Ainsi, il peut être utilisé pour surveiller divers mouvements du corps humain et identifier toutes sortes d'écriture manuscrite, montrant un grand potentiel dans l'électronique portable.

Translated Description (Spanish)

Resumen El hidrogel conductor tiene una perspectiva de aplicación vital en campos electrónicos flexibles como la piel electrónica y los sensores de fuerza. Se necesita urgentemente desarrollar hidrogel conductor con una dureza significativa y una alta sensibilidad para la investigación de aplicaciones. En este trabajo, se demuestra un sensor de deformación fuerte y sensible basado en hidrogel conductor mediante la introducción de MXeno (Ti3C2Tx) en la red de hidrogel de ácido poliacrílico reticulado micelar (PAA)/poli(3,4-etilendioxitiofeno):poli (estireno-sulfonato) (PEDOT:PSS). Los reticulantes micelares poliméricos funcionales pueden disipar la tensión externa por deformación, dotando al hidrogel de una alta resistencia. La combinación de MXene mejora la estructura de la red polimérica y las vías conductoras, mejorando aún más las propiedades mecánicas y el rendimiento de detección. Como resultado, la base del sensor de deformación flexible en el hidrogel conductor PAA/PEDOT:PSS/MXene exhibe un excelente rendimiento de detección con un alto factor de calibre de 20.86, un gran rango de detección de deformación de 1000%, así como una buena adhesión en diferentes interfaces. Por lo tanto, se puede utilizar para monitorear varios movimientos del cuerpo humano e identificar todo tipo de escritura a mano, mostrando un gran potencial en la electrónica portátil.

Files

mame.202200519.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2f7e96b8d7cd10704d323ca966c7d80d
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
PAA/PEDOT المعزز بالميكسين: هلام مائي موصل PSS/MXene لمستشعرات الإجهاد شديدة الحساسية
Translated title (French)
PAA/PEDOT renforcé par MXene : Hydrogel conducteur PSS/MXene pour capteurs de déformation hautement sensibles
Translated title (Spanish)
PAA/PEDOT reforzado con MXene: hidrogel conductor PSS/MXene para sensores de tensión altamente sensibles

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4308752551
DOI
10.1002/mame.202200519

Is supplement to
https://openalex.org/W4381939661 (Other)
https://openalex.org/W4245546545 (Other)
https://openalex.org/W3201113422 (Other)
https://openalex.org/W3109769469 (Other)
https://openalex.org/W2889155330 (Other)
https://openalex.org/W2801896460 (Other)
https://openalex.org/W2361930907 (Other)
https://openalex.org/W2335577035 (Other)
https://openalex.org/W2064017827 (Other)
https://openalex.org/W1972513709 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1847220445
  • https://openalex.org/W2011299523
  • https://openalex.org/W2084581405
  • https://openalex.org/W2313764863
  • https://openalex.org/W2468965001
  • https://openalex.org/W2743169749
  • https://openalex.org/W2790911646
  • https://openalex.org/W2899585482
  • https://openalex.org/W2901114359
  • https://openalex.org/W2918284348
  • https://openalex.org/W2945395507
  • https://openalex.org/W2989431324
  • https://openalex.org/W2989762356
  • https://openalex.org/W2999505300
  • https://openalex.org/W3003927686
  • https://openalex.org/W3042422659
  • https://openalex.org/W3143523873
  • https://openalex.org/W3162538689
  • https://openalex.org/W3170195402
  • https://openalex.org/W3177932172
  • https://openalex.org/W3183970185
  • https://openalex.org/W3191686348
  • https://openalex.org/W3203101888
  • https://openalex.org/W4205810835
  • https://openalex.org/W4210883952
  • https://openalex.org/W4212903254
  • https://openalex.org/W4280642905
  • https://openalex.org/W4281668850
  • https://openalex.org/W4283271128
  • https://openalex.org/W4284962343