受生物皮膚離子傳導(dǎo)特性的啟發(fā)，具有本征可拉伸性的柔性離子導(dǎo)體以離子作為載流子來實現(xiàn)電學(xué)信號的傳輸，在人機(jī)交互、軟體機(jī)器人、醫(yī)療健康等領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。除了電學(xué)信號輸出，一些動物皮膚(如變色龍)可表現(xiàn)出外界刺激下的顏色切換，呈現(xiàn)了一種可視化的傳感行為，為柔性離子導(dǎo)體的多功能化提供了新思路。
光子晶體是一類具有介電常數(shù)周期性的光學(xué)材料，可以反射入射光的特定波長而顯示出結(jié)構(gòu)色。將光子晶體與離子導(dǎo)體結(jié)合可得到光子晶體離子導(dǎo)體，是實現(xiàn)具有光學(xué)和電學(xué)雙重信號輸出柔性離子導(dǎo)體的有效途徑。然而，現(xiàn)有的光子晶體離子導(dǎo)體材料，很難兼顧機(jī)械性能、離子電導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)色。這是因為：一方面，周期性排列的不同介電材料存在力學(xué)難匹配、界面不穩(wěn)定等問題，使得機(jī)械性能與結(jié)構(gòu)色之間存在一定的權(quán)衡；另一方面，基于大量溶劑的離子導(dǎo)體，溶劑含量對離子電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度的影響也存在此消彼長的關(guān)系。
圖3. PIE內(nèi)部分子相互作用的紅外光譜表征
由于無溶劑特性，PIE9在高溫(100℃)、低溫(-18℃)和高濕度(90% RH)下表現(xiàn)出穩(wěn)定的電阻變化和顏色切換。此外，由于LiTFSI的吸濕性，PIE結(jié)構(gòu)色對濕度具有響應(yīng)性。
以上研究成果近期以“Synergetic Lithium and Hydrogen Bonds Endow Liquid-free Photonic Ionic Elastomer with Mechanical Robustness and Electrical/optical Dual-output”為題發(fā)表在《Advanced Materials》doi.org/10.1002/adma.202211342上，論文的第一作者為東華大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院碩士研究生彭磊，通訊作者為武培怡教授和侯磊副研究員。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202211342
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