近年来,离子导电凝胶因其独有的性能特点在广泛的领域受到关注。 然而,在极端环境下仍然维持可靠的离子传导和优异的机械性能仍是巨大的挑战。为了解决这个问题,加拿大不列颠哥伦比亚大学姜锋团队通过调控离子凝胶内各组分的竞争性水化作用,从而赋予凝胶全方面优异的性能。具体来说,通过平衡离子液体、水和纤维素纳米纤维(CNF)之间的竞争性相互作用,避免CNF 在离子液体中的溶解并保持其纳米级形态,丛而可以协同提高离子凝胶的机械性能和离子传导性。其离子凝胶展现出高达10250%的拉伸性,21.8MJ/m3 的高韧性, 以及良好的离子传导性(0.7 S/m)。此外,其离子凝胶被组装成仿人工皮肤薄膜,实现了多模式的传感功能(应变、压缩、温度和湿度)。由于离子液体的的低挥发性及其与水的强相互作用,离子凝胶在超低温(-44 ℃)、高温(75 ℃)或低湿度环境(RH < 15%)下都能保持优异的性能,显示出卓越的抗冻和抗干燥性能。这种通过调节分子间作用力的简单而通用的策略,为未来高性能的离子凝胶合成提出了新思路,从而以满足当代日新月异的技术发展需求。该工作最近以 Ultrastretchable Ionogel with Extreme Environmental Resilience through Controlled Hydration Interactions发表在Advanced Functional Materials 期刊上,其第一作者为加拿大不列颠哥伦比亚大学博士生叶宇航。
图一 材料合成设计策略
图六 环境稳定性
原文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202209787
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