柔性可穿戴电子器件亟需兼具环境稳定性、机械弹性与高效能量收集能力的先进材料。本文通过一步紫外光聚合，在疏水离子液体 [EMIM][TFSI] 中合成了由丙烯酰胺与 2,2,3,3 - 五氟丙烯酸丙酯共聚的 N型离子热电凝胶，其富氟网络与动态非共价相互作用赋予材料超高伸长率（1659%）、快速自修复（6 h）、水下黏附性及 300 ℃热稳定性。该离子凝胶实现-11.99 mV K^-1 热功率、24.46 mS cm^-1 离子电导率与 351 μW m^-1 K^-2 功率因数，性能优于多数已报道 N型离子凝胶；集成于离子热电电容器后，最大功率密度达 0.091 W m^-2，验证了低温余热收集的可行性。本工作为多功能离子凝胶提供了新设计策略，为可穿戴热电器件与耐极端环境能量收集器奠定基础。

  2026年3月23日，相关研究以Highly Hydrophobic, Self-Healing, and Stretchable N-type Ionogels for High-Performance Wearable Thermoelectrics为题发表于《Advanced Functional Materials》，由延边大学安承巾副教授团队完成，系其柔性热电离子凝胶系列研究的最新进展。

一、材料设计与制备

图1 合成离子凝胶的一锅制备法工艺，以及静电势能图和对应的结合能。包含极性-CF3基团的柔性P（AAm-co-PFPA）共聚物网络与[EMIM][TFSI]相互作用，形成物理交联离子胶。

  以丙烯酰胺（AAm）与 2,2,3,3 - 五氟丙烯酸丙酯（PFPA）为共聚单体，在疏水离子液体 [EMIM][TFSI] 中经一步紫外光聚合，制备得到无规共聚物 P (AAm-co-PFPA) 离子凝胶。其中，PFPA 的氟代侧链构筑疏水屏障，极性羰基与离子液体形成离子 - 偶极相互作用；AAm 引入动态分子间氢键作为可逆交联位点；[EMIM][TFSI] 则通过熵驱动机制实现 N 型离子传输，为材料赋予多功能热电性能。

二、核心性能：

  自愈特性：60℃、40%湿度条件下，6小时即可完全自愈，自愈后断裂伸长率恢复至原始水平，热电性能恢复率达89.7%；经过5次切割-修复循环后，其热电与机械性能仍保持相对稳定。动态氢键与离子-偶极作用的可逆重组，是实现该自愈特性的核心机制。

图2 热电离子凝胶的自愈特性。(a) 不同自愈时间下离子凝胶的宏观照片及切口显微图像；(b) 自愈后 Ionogel-2555 的拉伸形貌；(c) 自愈机制示意图；(d,e) 离子电导率、离子塞贝克系数及功率因子随自愈时间与循环次数的变化；(f) 不同自愈时间下 Ionogel-2555 的应力 - 应变曲线。

  黏附性能：该材料在空气及水下环境均可牢固黏附塑料、玻璃、硅胶、金属等多种基底，水下剥离黏附强度为18.06~24.42 N/m，可作为水下密封材料用于孔洞修复；其优异黏附性能源于偶极 - 偶极作用、离子 - 偶极作用与范德华力等多重相互作用的协同效应。

图3 热电离子凝胶的黏附性能。(a) 空气及水下环境下离子凝胶在多种基底上的黏附性；(b) 水下离子凝胶在不同基底上的剥离曲线；(c) 空气/水下离子凝胶与各基底的黏附强度；(d) 离子凝胶与基底的黏附作用机制；(e) 离子凝胶的孔洞修复过程。

  该离子凝胶采用氟代单体、亲水共聚单体与疏水离子液体的正交超分子设计，首次实现高疏水性、超拉伸、快速自修复、高热电性能与水下黏附的多功能协同，突破了传统离子凝胶性能相互制约的瓶颈。材料兼具优异的环境稳定性、机械适应性与热电性能，可为可穿戴热电设备、智能纺织自供电系统提供核心材料支撑；其水下黏附与耐湿特性可拓展至海洋传感器、生物相容电子器件等严苛环境下的低品位热能收集，为多功能离子凝胶设计提供了全新思路。

  团队通过一步紫外聚合制备出高疏水、自修复、可拉伸的N 型离子凝胶，解决了传统离子热电材料环境稳定性与力学性能差、热电 - 力学难以兼顾的问题，为高性能可穿戴热电器件及低品位热能收集提供了新型多功能材料。

  近两年来，该团队相继开发了系列热电材料：通过 S/Cu 双掺杂 Ag₂Se 无机柔性热电材料（Small 2024, 20, 2309863）解决了热电性能与柔性的固有矛盾；基于动态氢键构筑可自愈 p 型离子凝胶（J. Mater. Chem. A 2025, 13, 16948），并结合金属配位键与可逆氢键实现材料可回收利用（Energy Environ. Mater. 2026，DOI: 10.1002/eem2.70358）；采用强极性富氟单体与疏水离子液体制备高疏水离子凝胶（Adv. Funct. Mater. 2026，e75062），提升了极端环境下材料耐久性。

图4 安承巾与课题组研究生在实验室共同分析实验数据，探讨课题进展，体现了团队协作的科研氛围与严谨的学术交流场景

  链接地址：https://doi.org/10.1002/adfm.75062