Capteurs de déformation en hydrogel PVA/AgNWs biocompatibles et hautement extensibles pour la détection de mouvement humain

Résumé Les capteurs de déformation basés sur des hydrogels ont suscité un intérêt considérable pour des applications telles que l'électronique ressemblant à la peau pour la détection de mouvement humain, la robotique douce et les interfaces homme-machine. Cependant, la fabrication de capteurs de déformation en hydrogel avec des propriétés mécaniques et piézo-résistives souhaitables reste un défi. Dans cette étude, un capteur d'hydrogel biocompatible est présenté, fabriqué à partir de nanocomposite de poly(alcool vinyle) (PVA) avec une extensibilité élevée allant jusqu'à 500 % de déformation, une résistance mécanique élevée de 900 kPa et une conductivité électrique (1,85 S m ‐1 ) comparable à celle de la peau humaine. Les capteurs en hydrogel démontrent une excellente linéarité sur toute la plage de détection et une grande durabilité sous chargement cyclique avec une faible hystérésis de 7 %. Ces excellentes propriétés sont considérées comme le résultat d'un nouveau design structural en bilayer, c'est-à-dire d'une fine couche hybride conductrice de PVA/nanofils d'argent (AgNWs) déposée sur un substrat en PVA pur et solide. Une solution de PVA de haute concentration est utilisée pour fabriquer le substrat, tandis que la couche supérieure est composée d'une solution diluée de PVA afin que la forte teneur en AgNWs puisse être dispersée pour atteindre une haute conductivité électrique. Avec un temps de réponse rapide (0,32 s) et une biocompatibilité, ce nouveau capteur offre un grand potentiel en tant que capteur portable pour des applications de détection épidermique, par exemple, la détection des mouvements des articulations et des muscles humains.