国产精品igao视频网网址不卡日韩,亚洲综合在线电影,亚洲婷婷丁香,黄色在线网站噜噜噜

  可拉伸電子在皮膚設(shè)備、人機(jī)交互等領(lǐng)域前景廣闊，需滿足貼合復(fù)雜表面、機(jī)械堅(jiān)韌、導(dǎo)電良好等需求。傳統(tǒng)的聚合物薄膜存在機(jī)械強(qiáng)度與超薄形態(tài)矛盾、透氣性差、界面阻抗高等問題。離子凝膠因多孔結(jié)構(gòu)、離子導(dǎo)電性以及環(huán)境穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，成為柔性電子的核心材料。但現(xiàn)有離子凝膠仍面臨關(guān)鍵挑戰(zhàn)：超薄與機(jī)械強(qiáng)度難以兼顧，柔軟貼合與耐用性存在沖突，且制備過程通常耗時(shí)費(fèi)力，難以規(guī)模化，無法滿足復(fù)雜表面原位凝膠化需求。因此，如何開發(fā)出兼具高機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異貼合性，且能快速規(guī)模化制備的超薄離子凝膠，是當(dāng)前柔性電子行業(yè)亟待攻克的核心難題。

  基于此，燕山大學(xué)秦志輝、焦體峰教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合UCLA賀曦敏教授團(tuán)隊(duì)，提出了一種快速可規(guī)模化的超薄離子凝膠膜制備策略，借助離子液體（IL）誘導(dǎo)自組裝機(jī)制，向高粘度聚乙烯醇（PVA）水溶液中引入[EMIM] [ES]，可觸發(fā)PVA鏈自發(fā)聚集組裝，形成致密非共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。該方法能實(shí)現(xiàn)5秒超快凝膠化，將前驅(qū)體層轉(zhuǎn)化為超薄離子凝膠膜，膜厚可在13-103 μm間調(diào)控，且具備9.69 MPa的拉伸強(qiáng)度、35.93 MJ/m³的韌性、0.2 S/m的離子電導(dǎo)率及優(yōu)異環(huán)境穩(wěn)定性。其可在褶皺、多毛皮膚等復(fù)雜表面原位形成貼合涂層，用于制備高保真生物電極，也可作為可拉伸基底，通過3D打印構(gòu)建柔性電路與多通道電極陣列。該策略適配多種親水性IL，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械性能的可定制化，為下一代柔性電子器件提供有力支撐。

  2026年2月27日，相關(guān)成果以“Rapid self-assembly of robust ultrathin ionogel films for high-performance bioelectronics”（DOI：10.1126/sciadv.aeb4391）為題發(fā)表在國際著名期刊《Science Advances》上。燕山大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院博士生李娜為文章第一作者，燕山大學(xué)秦志輝、焦體峰教授及UCLA賀曦敏教授為共同通訊作者。此研究得到國家自然科學(xué)基金和河北省自然科學(xué)基金等資助支持。

圖1 高強(qiáng)韌超薄離子凝膠薄膜的制備。

  研究團(tuán)隊(duì)采用簡單的刮刀涂覆—浸泡工藝，將高粘度PVA水溶液與IL接觸后，PVA鏈在5秒內(nèi)自發(fā)形成致密的非共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而快速轉(zhuǎn)化為超薄的離子凝膠膜，厚度可在13~103 μm之間精準(zhǔn)調(diào)控。其中，IL在體系中發(fā)揮雙重關(guān)鍵作用：一是破壞PVA—水分子間的氫鍵，排出水分促進(jìn)PVA鏈聚集；二是與PVA的羥基形成氫鍵，進(jìn)一步強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)超快凝膠化與高機(jī)械性能的完美統(tǒng)一。

圖2 PVA/ES離子凝膠膜的機(jī)理表征和結(jié)構(gòu)分析。

綜合性能：

• 機(jī)械性能卓越：拉伸強(qiáng)度達(dá)9.69 MPa，可拉伸至原長5.5倍，韌性35.93 MJ/m³，能承載自身重量5880倍的重物，具有良好的缺口不敏感性；

• 導(dǎo)電、透氣性俱佳：離子電導(dǎo)率達(dá)0.2 S/m，可直接作為導(dǎo)體點(diǎn)亮LED燈；水蒸氣透過率接近人體汗液蒸發(fā)速率，透氣性優(yōu)異，避免了皮膚刺激；

• 環(huán)境穩(wěn)定性強(qiáng)：在25℃、30% 相對(duì)濕度下存放10天，重量仍保留超95%，力學(xué)性能與導(dǎo)電性基本無衰減；-40℃極寒環(huán)境下仍可拉伸325%，且抗紫外線、耐高低濕性能突出；

• 粘附性出眾：可在褶皺皮膚、多毛皮膚等復(fù)雜表面原位成型，與豬皮的搭接剪切強(qiáng)度達(dá)15.56 kPa，能夠與皮膚表面形成無縫貼合界面，從而大幅降低界面阻抗。

圖3 PVA/ES離子凝膠膜的機(jī)械性能、導(dǎo)電性、自粘附性和環(huán)境穩(wěn)定性。

  研究團(tuán)隊(duì)通過原位凝膠化，將PVA溶液涂覆于人體皮膚后浸泡[EMIM] [ES]，快速制備出超薄貼合的PVA/ES離子凝膠生物電極。該電極借助氫鍵和離子—偶極相互作用實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定皮膚貼合，生物相容性優(yōu)異，24小時(shí)佩戴后皮膚無紅腫過敏，小鼠皮膚接觸7天后無炎癥發(fā)生。其界面阻抗顯著低于商用Ag/AgCl電極等，可高保真地采集肌電和心電信號(hào)。此外，還能區(qū)分不同握力及踮腳、深蹲等腿部肌肉運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中不易脫落，適用于長期神經(jīng)肌肉監(jiān)測(cè)與生理信號(hào)追蹤。

圖4 原位涂覆的超薄PVA/ES離子凝膠膜作為生物電極。

  PVA/ES離子凝膠膜因超薄、透明、可拉伸且機(jī)械性能穩(wěn)定，成為了印刷柔性電子的理想基底。研究團(tuán)隊(duì)將鎵銦合金（EGaIn）與PVA水溶液混合，制成適配3D打印的導(dǎo)電油墨，通過印刷及簡單摩擦激活導(dǎo)電性，在凝膠膜上制備出柔性電路與電極陣列。該凝膠膜憑借表面羥基與油墨形成強(qiáng)氫鍵作用，確保電路集成穩(wěn)固，且能貼合非平面表面，機(jī)械應(yīng)力下仍保持電可靠性。所制電路可承受拉伸、穿刺等變形，貼膚性佳，電化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異。此外，三通道電極陣列能精準(zhǔn)區(qū)分手部動(dòng)作及面部言語相關(guān)肌肉活動(dòng)，為神經(jīng)肌肉疾病診斷等臨床應(yīng)用提供支撐。

圖5 基于PVA/ES離子凝膠膜的定制柔性和可拉伸集成電路和電極陣列。

  IL誘導(dǎo)自組裝策略具有普適性，適用于室溫下呈液態(tài)且高親水性的離子液體。研究團(tuán)隊(duì)通過五種額外的離子液體驗(yàn)證，均能快速將PVA溶液轉(zhuǎn)化為超薄離子凝膠膜，且膜的機(jī)械性能可靈活調(diào)控，在生物電極、柔性基底等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用潛力。

圖6 IL誘導(dǎo)自組裝策略對(duì)多種親水性離子液體的普適性。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1126/sciadv.aeb4391