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Ultrastretchable and Antifreezing Double-Cross-Linked Cellulose Ionic Hydrogels with High Strain Sensitivity under a Broad Range of Temperature
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2019-07-29 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b03555 Ruiping Tong 1 , Guangxue Chen 1 , Danhong Pan 1 , Junfei Tian 1 , Haisong Qi 1, 2 , Ren’ai Li 1 , Fachuang Lu 1, 2 , Minghui He 1, 2
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2019-07-29 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b03555 Ruiping Tong 1 , Guangxue Chen 1 , Danhong Pan 1 , Junfei Tian 1 , Haisong Qi 1, 2 , Ren’ai Li 1 , Fachuang Lu 1, 2 , Minghui He 1, 2
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Stretchable and antifreezing conductive hydrogels, especially prepared from natural polymers, are beneficial for important and rapidly growing stretchable electronic devices. Unfortunately, the potential value of the pure natural polymer-based hydrogel in such applications is very limited because of its poor mechanical behavior and inevitable freeze of water-based hydrogels at subzero temperatures. Herein, we report the ultrastretchable and antifreezing double-cross-linked cellulose ionic hydrogels (DCIHs) prepared by ammonium persulfate initiating free radical polymerization of allyl cellulose and by NaCl inducing physical cross-linking. The acquired hydrogels display ultrastretchability (∼236% of tensile strain) and high compressibility (∼82% of compression strain) among pure polysaccharide-based hydrogels including cellulose, chitosan, and chitin. Simultaneously the soaking strategy in saturated NaCl solution also endows the DCIHs with excellent antifreezing properties that not only have good stretchability (strain up to ∼100%) at −24 °C but also surprisingly transform into high visual transparency under a wide range of low temperature (−30 to −16 °C). In addition, the DCIH with high reliability, response speed, as well as wide range strain sensor is also demonstrated by investigating the output electrical signals, showing the potential for applications in flexible electronics under a broad range of temperature.
中文翻译:
在宽温度范围内具有高应变敏感性的超拉伸和防冻双交联纤维素离子水凝胶
可拉伸和防冻的导电水凝胶,特别是由天然聚合物制成的导电水凝胶,对重要且迅速增长的可拉伸电子设备非常有益。不幸的是,纯天然基于聚合物的水凝胶在此类应用中的潜在价值非常有限,因为其不良的机械性能以及在低于零的温度下不可避免地冻结了基于水的水凝胶。在这里,我们报道了由过硫酸铵引发烯丙基纤维素的自由基聚合反应和由NaCl诱导物理交联制备的超可拉伸和防冻的双交联纤维素离子水凝胶(DCIHs)。获得的水凝胶在包括纤维素,壳聚糖,和几丁质。同时,在饱和NaCl溶液中的浸泡策略也使DCIH具有出色的抗冻性能,不仅在-24°C下具有良好的拉伸性(应变高达约100%),而且在很宽的低温范围内也令人惊讶地转变为高视觉透明性(-30至-16°C)。此外,还通过研究输出电信号来展示具有高可靠性,响应速度以及宽范围应变传感器的DCIH,显示出在宽温度范围内应用在柔性电子产品中的潜力。同时,在饱和NaCl溶液中的浸泡策略也使DCIH具有出色的抗冻性能,不仅在-24°C下具有良好的拉伸性(应变高达约100%),而且在很宽的低温范围内也令人惊讶地转变为高视觉透明性(-30至-16°C)。此外,还通过研究输出电信号来展示具有高可靠性,响应速度以及宽范围应变传感器的DCIH,显示出在宽温度范围内应用在柔性电子产品中的潜力。同时,在饱和NaCl溶液中的浸泡策略也使DCIH具有出色的抗冻性能,不仅在-24°C下具有良好的拉伸性(应变高达约100%),而且在很宽的低温范围内也令人惊讶地转变为高视觉透明性(-30至-16°C)。此外,还通过研究输出电信号来展示具有高可靠性,响应速度以及宽范围应变传感器的DCIH,显示出在宽温度范围内应用在柔性电子产品中的潜力。
更新日期:2019-07-29
中文翻译:
在宽温度范围内具有高应变敏感性的超拉伸和防冻双交联纤维素离子水凝胶
可拉伸和防冻的导电水凝胶,特别是由天然聚合物制成的导电水凝胶,对重要且迅速增长的可拉伸电子设备非常有益。不幸的是,纯天然基于聚合物的水凝胶在此类应用中的潜在价值非常有限,因为其不良的机械性能以及在低于零的温度下不可避免地冻结了基于水的水凝胶。在这里,我们报道了由过硫酸铵引发烯丙基纤维素的自由基聚合反应和由NaCl诱导物理交联制备的超可拉伸和防冻的双交联纤维素离子水凝胶(DCIHs)。获得的水凝胶在包括纤维素,壳聚糖,和几丁质。同时,在饱和NaCl溶液中的浸泡策略也使DCIH具有出色的抗冻性能,不仅在-24°C下具有良好的拉伸性(应变高达约100%),而且在很宽的低温范围内也令人惊讶地转变为高视觉透明性(-30至-16°C)。此外,还通过研究输出电信号来展示具有高可靠性,响应速度以及宽范围应变传感器的DCIH,显示出在宽温度范围内应用在柔性电子产品中的潜力。同时,在饱和NaCl溶液中的浸泡策略也使DCIH具有出色的抗冻性能,不仅在-24°C下具有良好的拉伸性(应变高达约100%),而且在很宽的低温范围内也令人惊讶地转变为高视觉透明性(-30至-16°C)。此外,还通过研究输出电信号来展示具有高可靠性,响应速度以及宽范围应变传感器的DCIH,显示出在宽温度范围内应用在柔性电子产品中的潜力。同时,在饱和NaCl溶液中的浸泡策略也使DCIH具有出色的抗冻性能,不仅在-24°C下具有良好的拉伸性(应变高达约100%),而且在很宽的低温范围内也令人惊讶地转变为高视觉透明性(-30至-16°C)。此外,还通过研究输出电信号来展示具有高可靠性,响应速度以及宽范围应变传感器的DCIH,显示出在宽温度范围内应用在柔性电子产品中的潜力。