离子凝胶是一种由离子液体和聚合物网络共同构成的材料。由于同时具有离子液体和聚合物网络的特点，离子凝胶不仅具有高离子电导率、不可燃性和热/化学/电化学稳定性，而且具有高柔韧性和机械性能。离子凝胶的独特性质使其在多个领域具有巨大的应用潜力，包括固体电解质，储能/发电装置，电驱动致动器，应变传感器，软体机器人，可拉伸触控面板，膜分离等等。然而，大多数离子凝胶的力学性能较差，如杨氏模量小(<1 MPa)，韧性低(<1 MJ·m^-3)，抗拉强度低(<1 MPa)。而刚性离子凝胶(模量>为10 MPa)不仅可作为锂离子电池的电解质，以抑制锂枝晶的生长和增强抗外部冲击的能力，而且可以制成具有高强度和抗压性的柔性电子器件，用于多功能安全预警监测。

  通过在聚合物分子链中引入具有不同化学结构的软-硬段，可以显著增强聚合物的力学性能。同时，这些片段可以通过特定的共价键或者分子间作用力来有策略的排列，形成不同的凝聚态结构（超分子结构），同样可以有效调节材料的整体性能。基于此，中国科学技术大学胡源教授、宋磊教授、朱纪欣教授、王靖文博士报道了一种通过改变聚合物凝聚态结构形成软-硬限域空间以调节离子凝胶分子构象的策略。该工作形成的“刚柔并济”的结构赋予共聚物材料延展性的同时，机械强度也得到了很大的提升。相关研究成果以“Bioinspired Ultra-Robust Ionogels Constructed with Soft-Rigid Confinement Space for Multimodal Monitoring Electronics”为题发表在国际顶级学术期刊《Advanced Functional Materials》上。

离子凝胶的合成及微观结构表征

图1基于软硬空间限域策略的仿生离子凝胶的合成

图2离子凝胶的微观结构

离子凝胶的形成机制

图3 本征分子作用机制

离子凝胶的机械性能和可调的形状记忆性能

图4 离子凝胶的力学和形状记忆性能

监测生理信号的可穿戴电子设备

图5 微电子打印可穿戴柔性电子器件以监测生理信号

用于安全监控的无线电子设备

图6 用于安全监控的无线电子设备

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202312383