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  全固態(tài)離子導(dǎo)電彈性體（ICEs）因其無溶劑特性克服了傳統(tǒng)凝膠型離子導(dǎo)體易出現(xiàn)的液相蒸發(fā)、凍結(jié)與泄漏等問題，成為柔性電子材料領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。然而，現(xiàn)有ICEs 仍存在明顯性能缺陷，如拉伸強(qiáng)度低、斷裂韌性低和殘余應(yīng)變大。如何實(shí)現(xiàn)多種優(yōu)異性能的均衡集成以及多場景應(yīng)用，是該材料發(fā)展的核心挑戰(zhàn)。

  近日，廣西大學(xué)黃柏團(tuán)隊(duì)針對以上問題提出創(chuàng)新解決方案：開發(fā)了一種基于丙烯酰氧乙基三甲基銨雙(三氟甲磺酰)亞胺([ATAC][TFSI])的PILEs合成新策略。引入兼容性丙烯酸酯單體，構(gòu)建了穩(wěn)定的“剛?cè)岵?jì)”交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。游離陰離子TFSI?在賦予體系電導(dǎo)率的同時，與聚陽離子主鏈形成動態(tài)可逆的靜電相互作用，從而實(shí)現(xiàn)高效均勻的能量耗散。材料內(nèi)部強(qiáng)化的疏水相互作用，進(jìn)一步賦予其優(yōu)異的抗環(huán)境干擾能力，有效屏蔽了溫度與水分子對材料性能的不利影響，從而實(shí)現(xiàn)了離子導(dǎo)電彈性體在多場景的傳感應(yīng)用。

  2025年10月10日，該成果以“All-Solid-State Hydrophobic Ionic-Conductor with Large Strain Self-Recovery and High Toughness for Multi-Scenario Sensing Applications”為題發(fā)表于《Advanced Functional Materials》上，2023級碩士研究生劉超凡為第一作者，黃柏助理教授為通訊作者。

1. PILEs 的設(shè)計機(jī)理及潛在應(yīng)用示意圖

2. PILEs的表征

  通過精準(zhǔn)調(diào)控單體比例，成功實(shí)現(xiàn)了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的寬域調(diào)控（-27.3~23.1 ℃），并證實(shí)無相分離的均一結(jié)構(gòu)（透光率93%）與典型粘彈性。多種光譜分析則共同證實(shí)了聚合完全，并揭示了靜電相互作用對穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵貢獻(xiàn)。

3. 機(jī)械和電氣性能

  該材料展現(xiàn)出突出的機(jī)械性能：可調(diào)機(jī)械強(qiáng)度（應(yīng)力范圍0.41-8.05 MPa)、高拉伸性能（最大斷裂伸長率820.4%）以及顯著韌性（最大韌性值27.53 MJ/m3）。基于可逆的靜電相互作用機(jī)制，材料顯示出優(yōu)異的能量耗散與快速應(yīng)變自恢復(fù)特性。即使承受400%的大應(yīng)變，3 min 后的耗散能量恢復(fù)率仍達(dá) 91.31%；經(jīng)歷多次循環(huán)加載后仍保持81%的應(yīng)力保留率，表現(xiàn)出良好的抗疲勞性能。離子電導(dǎo)率在85℃時可達(dá)8.2×10?3 S/m，且長期穩(wěn)定。基于上述性能的優(yōu)異平衡，AT-80%被選定為柔性傳感領(lǐng)域的理想候選材料。

4. 環(huán)境穩(wěn)定性

  材料表現(xiàn)出面向嚴(yán)苛環(huán)境的綜合穩(wěn)定性：具備卓越的疏水/耐溶劑性，經(jīng)海水環(huán)境浸泡長達(dá)10天仍保留約75%的原始應(yīng)力；熱分解溫度 > 300 ℃，在極端高低溫條件下均能維持優(yōu)異的力學(xué)性能。這些特性共同構(gòu)成了其在復(fù)雜條件下穩(wěn)定工作的核心優(yōu)勢。

5. 人體運(yùn)動檢測

  基于寬范圍（0-600%應(yīng)變）、高靈敏（GF最高1.34）、快速響應(yīng)（331 ms）及出色的耐用性等特性，AT-80%可穿戴應(yīng)變傳感器可監(jiān)測區(qū)分人體關(guān)節(jié)運(yùn)動模式，甚至靈敏捕捉吞咽、皺眉等細(xì)微生理變化，在情緒識別與手寫軌跡追蹤中也具備應(yīng)用潛力。

6. 水下通信和運(yùn)動檢測

  基于摩爾斯電碼的水下通信機(jī)制，AT-80%傳感器允許潛水員通過特定手勢實(shí)時發(fā)送“SOS”等緊急信號，為安全保障提供了直接手段。同時，在模擬測試中，它能持續(xù)追蹤潛水員膝、肘等關(guān)節(jié)動作，準(zhǔn)確識別蛙泳等不同潛水姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控。進(jìn)一步地，安裝于海洋動物模型（如鯊魚尾部）可精準(zhǔn)分析其游動模式乃至離水時刻。

7. 濕度傳感

  在寬濕度范圍內(nèi)（33%–83%）表現(xiàn)出快速響應(yīng)（496 ms/661 ms）及高線性度（R2=0.97）。高濕環(huán)境下導(dǎo)電性提升的特性源于表面親水基團(tuán)與水分子形成液態(tài)水層促進(jìn)質(zhì)子解離與遷移。多次循環(huán)與形變后依然穩(wěn)健可靠，可準(zhǔn)確捕捉并響應(yīng)呼吸、咳嗽語音等信號，在健康監(jiān)測管理領(lǐng)域潛力顯著。

  該論文得到了廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2024GXNSFBA010114）、廣西科技計劃項(xiàng)目（GuiKe AD23026148）、廣西自治區(qū)青苗計劃項(xiàng)目（ZX02080030424009）和廣西大學(xué)科研啟動項(xiàng)目的資助。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202522963