智能可編程材料因其能夠響應外部刺激（如機械力、電場、溫度）而改變自身狀態(tài)，引起了廣泛關注。然而，目前大多數(shù)力學可編程材料難以同時兼具可變剛度特性和高力學性能，極大地限制了其在傳感器件和軟體機器人等領域的廣泛應用。
基于此，國科大趙紫光、吳雨辰/北航劉明杰合作制備出一種兼具寬跨度可變剛度特性與高力學性能的雙連續(xù)離電凝膠材料，實現(xiàn)了雙向離子壓阻傳感特性。研究團隊通過采用正交聚合誘導相分離策略，構(gòu)建了一種具有雙連續(xù)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的異質(zhì)凝膠材料，其中類玻璃體（vitrimer）聚合物網(wǎng)絡作為可變剛度的連續(xù)相；離子液體凝膠作為離子傳導相；陔p連續(xù)異質(zhì)網(wǎng)絡的協(xié)同作用，該材料展現(xiàn)出高機械強度（彈性模量高達116 MPa），高應變性能（> 1000%）和寬跨度可變剛度特性（剛度切換比> 5×103）。此外，材料的離子液體相具有界面催化功能，有助于加快vitrimer相的動態(tài)共價鍵重排，進而賦予了材料優(yōu)異的形狀可編程能力。更重要的是，該異質(zhì)界面雙連續(xù)離電凝膠材料展現(xiàn)了可變剛度門控特性，實現(xiàn)了雙向離子壓阻傳感功能（集成正/負壓阻），與現(xiàn)有單向壓阻材料相比，極大地提升了傳感器的復雜觸覺感知能力。該團隊利用雙連續(xù)離電凝膠材料組裝了觸覺傳感器陣列。該設計策略有助于加深人們對智能門控離電材料的理解，為新一代離子傳輸器件提供了新思路。
文章的通訊作者為國科大趙紫光、吳雨辰/北航劉明杰。論文以" Bicontinuous vitrimer heterogels with wide-span switchable stiffness-gated iontronic coordination"為題發(fā)表于最新一期《Science Advances》上。該工作得到了國家自然科學基金委的大力支持。
圖1 雙連續(xù)離電凝膠材料的設計和結(jié)構(gòu)特征
圖2 高機械性能和大跨度可切換剛度
圖3 雙向剛度門控離電壓阻傳感
原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl2737
