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  柔性離子導電水凝膠具有良好的導電性、柔性以及生物相容性等特點，其在生物醫(yī)學、軟體機器人以及人工器官等領域的廣泛應用受到越來越多的關注。然而離子導電水凝膠目前存在高機械性能和高導電性不能兼顧，機械性能不易調(diào)節(jié)等制約因素。例如，在生物電子學的相關應用中，導線材料不僅需要具有良好的生物相容性，以便它們能夠長期地與人體（如皮膚、肌肉、心臟或大腦）一起使用，更重要的是，它們也需要同時具備高導電性和良好機械性能。這些特性可以保證相關系統(tǒng)在承受巨大的機械載荷及大應變下仍保持較高的導電性用以信號傳輸，同時也避免意外斷裂造成系統(tǒng)崩潰等問題。現(xiàn)有的柔性離子導電凝膠難以同時滿足這些要求。

  近日，新加坡南洋理工大學龍祎教授課題組和陳曉東教授課題組合作通過調(diào)節(jié)凝膠中離子濃度和遷移空間密度，制備了一種高性能的可應用于仿生及生物電子學等領域的纖維素/聚乙烯醇離子導電水凝膠，很好地滿足了上述需求。通過調(diào)節(jié)纖維素含量，以及離子濃度，合成出同時具有高機械強度和高導電性的柔性膠體 （高濃度聚乙烯醇凝膠提供高機械強度，纖維素在凝膠中形成的含水孔道提高了鹽離子濃度，并為鹽離子提供遷移空間）。由于這種獨特的結(jié)構(gòu)設計，該離子水凝膠具有可調(diào)控拉伸（0.6~4 MPa）和彈性（15~900 kPa）,其拉伸應變最高可達975%。由于具有高的鹽離子含量和遷移空間，其導電性可達3.4 S m^?1 （f = 1 MHz）。該凝膠可以作為人造神經(jīng)用在3D打印的機器人手上，允許在機器人手指運動時傳遞穩(wěn)定以及可調(diào)的電信號，同時能監(jiān)控機器人手指運動狀態(tài)。這種離子導電水凝膠在人工柔性電子領域有著廣闊的應用前景。

  相關結(jié)果發(fā)表在Advanced Functional Materials （DOI: 10.1002/adfm.201806220） 上，文章的第一作者為博士生周洋和博士后萬昌錦。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.201806220