导电聚合物水凝胶凭借柔软、可拉伸且具导电性的特点，在柔性电子、人工皮肤、软体机器人等领域展现出重要应用前景。然而，传统导电聚合物水凝胶普遍存在两个关键短板：一方面，多数体系的拉伸强度和刚度偏低，难以在复杂应力环境下承载较大载荷；另一方面，高含水网络在低温下易结冰、在高温及干燥环境中又容易失水开裂，力学与电学性能迅速衰减，环境耐受性严重不足。此外，传统的导电聚合物（如聚吡咯、聚苯胺、PEDOT等）本身刚性大且疏水，在水相中溶解性差、往往需要在强酸环境下原位聚合，不仅不利于构建致密稳定的高分子网络，也会削弱材料的生物相容性与综合力学性能。如何在温和条件下同时实现高强度、高韧性、高导电性和宽温区稳定性，是导电聚合物水凝胶走向工程应用的核心难题。
基于此，燕山大学焦体峰教授、秦志辉副教授团队，在DMSO/H2O二元溶剂中利用Fe2(SO4)3同时作为“盐析”离子和氧化剂，对导电聚合物前驱体进行处理，同时实现聚合物网络交联结构的增强和导电聚合物网络的形成，从而构筑兼具高机械性能、良好导电性以及极端环境耐受性的导电聚合物有机水凝胶。
2025年12月9日，相关成果以“Highly Robust and Environment-Tolerant Conducting Polymer Organohydrogels through the Synergy of Salting-Out Effect and In Situ Polymerization”为题，发表在Macromolecules上。
该工作中，选择对盐析效应和共溶剂效应均高度敏感的聚乙烯醇（PVA）作为聚合物网络基质，并采用吡咯（Py）单体合成贯穿网络的导电聚吡咯（PPy）。DMSO/H2O二元溶剂同时也是Py单体氧化聚合的优良反应介质。所得有机水凝胶展现出优异的综合力学性能：拉伸断裂强度达到7.93 MPa，拉伸断裂应变为582.34%，弹性模量为3.32 MPa，韧性高达22.64 MJ·m-3。同时，该材料的室温电导率约为0.37 S·m⁻¹，在−45～65 ℃的宽温度范围内仍可保持优异的力学与导电性能，并可在多种剧烈机械破坏工况下用作可穿戴应变/压力传感器，实现人体运动监测和跌倒报警等功能应用。
值得一提的是，该SOIP策略能够成功拓展到明胶和聚丙烯酰胺–琼脂等其他盐析敏感聚合物体系，显示了其在构筑多种高强耐环境导电聚合物有机水凝胶方面的通用性，为面向复杂环境的柔性电子器件、可穿戴传感和软体机器人等领域提供了一条兼具材料创新和结构设计的有效途径。
图1. 通过盐析效应与原位聚合（SOIP）协同策略制备PVADH/PPy-Fe−OHs的过程示意图。
图2. PVADH/PPy-Fe−OHs的力学演示及结构表征
图3. PVADH/PPy-Fe−OHs的力学性能与导电性能。
图4. PVADH/PPy-Fe−OHs在极端温度下的耐受行为与传感性能。
图5. 可穿戴传感器及其传感耐久性。
图6. SOIP策略在不同盐析敏感聚合物组合中的通用性。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.5c01862
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