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  離子凝膠由充滿離子液體的聚合物網絡組成，具有優良的離子導電性、不揮發性以及耐溫性等優點。雖然大多數離子凝膠克服了拉伸性和機械強度弱的缺點，但機械性能提高的同時會弱化其離子電導率，如何實現離子凝膠力學和電導率的同時提高仍是一個挑戰。

  近日，燕山大學焦體峰教授和秦志輝副教授等在高分子領域頂級期刊Macromolecules 發表題為“Simultaneously Enhancing Mechanical Strength and Ionic Conductivity of Stretchable Ionogels Enabled by Polymerization-induced Phase Separation” 的研究論文。該工作報告了一種聚合誘導相分離過程，可以產生兩個連續的相分離結構。富含聚合物的增強相和離子導電相可以在離子凝膠內形成，同時提高其力學性能和導電性，從而制備了一種高強度、高導電性的抗溶脹自粘附離子凝膠。

圖1：離子凝膠的原理示意圖

圖2：各種離子凝膠的光學照片、SEM圖像以及紅外分析

圖3：各種離子凝膠的力學性能與導電性能

圖4：離子凝膠的環境穩定性、粘附性以及抗溶脹性

  5.離子凝膠的水下可穿戴式傳感器應用：通過組裝可穿戴傳感器，展示了所制備的共聚物離子凝膠的實際應用潛力。共聚物離子凝膠基傳感器對各種應變的檢測具有良好的可靠性。這種基于離子凝膠的可穿戴傳感器可以直接附著在人體的不同部位進行運動檢測。基于在液體環境中優異的穩定性，共聚物離子基可穿戴傳感器可用于檢測潮濕環境中的各種運動。例如，可穿戴傳感器可以根據傳感信號的強度和頻率，識別水生鯊魚模型的慢游、快游、潛水、跳出水面等各種游泳狀態。此外，將其固定在水下動物的合適部位，離子凝膠傳感器可以實時準確監測水下動物的各種連續而復雜的運動。共聚物離子凝膠在不同溶劑環境下優異的傳感能力將為其在生物醫學、工業、航空航天等領域的應用提供更多的機會。 

圖5：離子凝膠的水下可穿戴式傳感器應用

  6. 結論：文章報告了一種簡單的通過聚合誘導相分離過程同時增強了離子凝膠的機械性能和離子電導率。結果表明，富聚合物相通過氫鍵可逆斷裂使離子凝膠增韌，大大提高了力學性能。富溶劑相與形成的導電納米通道，促進了自由離子的輸運，大大提高了導電性。最終，該共聚物離子凝膠具有良好的拉伸性能、高拉伸強度、優良的導電性、自粘性和高穩定性。該研究工作解決了離子凝膠面臨的機械強度和導電性之間的權衡問題，提供了一種簡單的方法來設計高性能離子凝膠。

  上述研究得到了國家自然科學基金面上項目、青年項目等資助。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.2c01838