Прочный, растяжимый и морозостойкий ионопроводящий органогидрогель, усиленный целлюлозными нанофибриллами, для многофункциональных сенсоров

Ионопроводящие гидрогели привлекают значительное внимание как альтернатива традиционным жестким металлическим проводникам при создании гибких устройств благодаря своим inherentным свойствам. Однако одновременное обеспечение высокой жесткости, трещиностойкости, ионной проводимости и морозостойкости простым способом по-прежнему остается сложной задачей. В настоящей работе методом золь–гель-перехода поливинилового спирта и целлюлозных нанофибрилл (CNF) в системе растворителей диметилсульфоксид–вода был легко получен новый высокорастяжимый (до 660%), прочный (до 2,1 МПа), трещиностойкий (5,25 МДж м−3), прозрачный (до 90%) и ионопроводящий (3,2 С м−1) органогидрогель. По сравнению с другими описанными ранее антифризными ионопроводящими (органо)гидрогелями этот органогидрогель обладал превосходной морозостойкостью, сохраняя гибкость и проводимость (1,1 С м−1) даже при −70 °C. Примечательно, что предложенная конструкция материала продемонстрировала синергетический эффект CNF, повышающий как механические свойства, так и ионную проводимость, и позволила устранить давний компромисс между прочностью, трещиностойкостью и ионной проводимостью ионопроводящих гидрогелей. Кроме того, органогидрогель проявлял высокую чувствительность к растягивающей и сжимающей деформации, что позволило создать многофункциональные сенсоры для регистрации движений человеческого тела с высокой чувствительностью, стабильностью и долговечностью. Этот новый органогидрогель рассматривается как универсальная платформа для многофункциональных сенсоров в будущем.