バイオポリマーヒドロゲルとパターン化された液体金属に基づいた、治癒可能、リサイクル可能、多機能ソフトエレクトロニクス

近年、持続可能な材料の急速な発展が目撃されています。このラインに沿って、生物医学デバイス、ソフトロボット、ウェアラブルでの多目的な用途のため、生分解性またはリサイクル可能なソフトエレクトロニクスの開発は困難ですが重要です。いくつかの分解性バルクヒドロゲルはソフトエレクトロニクスとして直接使用されますが、分布する導電性回路が存在しないため、センシングパフォーマンスは通常制限されています。ここでは、ゼラチンアルギン酸ハイブリッドヒドロゲルに、持続可能なヒドロゲルベースのソフトエレクトロニクス（HSE）が検知要素とパターン化された液体金属（LM）を統合することが報告されています。バイオポリマーヒドロゲルは、透明で堅牢で、回復力があり、リサイクル可能です。HSEは多機能です。ひずみ、温度、心拍数（心電図）、およびpHを感知できます。ひずみ感知は、人間の脈拍を検出するのに十分に敏感です。さらに、このデバイスは、パターン化されたLMを柔らかい導体および電極として使用することにより、イオン動態薬物送達のモデルシステムとして機能します。近くのオブジェクトの非接触検出は、静電フィールド誘導電圧に基づいて達成されます。LMとバイオポリマーのヒドロゲルは、治癒可能で、リサイクル可能で、分解可能であり、持続可能なアプリケーションと新しい機能を備えたデバイスの再構築を支持しています。複数の機能と好ましい属性を持つこのようなHSEは、次世代の電子スキンとヒドロゲルマシンの機会を開く必要があります。

Recent years have witnessed the rapid development of sustainable materials. Along this line, developing biodegradable or recyclable soft electronics is challenging yet important due to their versatile applications in biomedical devices, soft robots, and wearables. Although some degradable bulk hydrogels are directly used as the soft electronics, the sensing performances are usually limited due to the absence of distributed conducting circuits. Here, sustainable hydrogel-based soft electronics (HSE) are reported that integrate sensing elements and patterned liquid metal (LM) in the gelatin-alginate hybrid hydrogel. The biopolymer hydrogel is transparent, robust, resilient, and recyclable. The HSE is multifunctional; it can sense strain, temperature, heart rate (electrocardiogram), and pH. The strain sensing is sufficiently sensitive to detect a human pulse. In addition, the device serves as a model system for iontophoretic drug delivery by using patterned LM as the soft conductor and electrode. Noncontact detection of nearby objects is also achieved based on electrostatic-field-induced voltage. The LM and biopolymer hydrogel are healable, recyclable, and degradable, favoring sustainable applications and reconstruction of the device with new functions. Such HSE with multiple functions and favorable attributes should open opportunities in next-generation electronic skins and hydrogel machines.