近年来，离子导电凝胶因其独有的性能特点在广泛的领域受到关注。 然而，在极端环境下仍然维持可靠的离子传导和优异的机械性能仍是巨大的挑战。为了解决这个问题，加拿大不列颠哥伦比亚大学姜锋团队通过调控离子凝胶内各组分的竞争性水化作用，从而赋予凝胶全方面优异的性能。具体来说，通过平衡离子液体、水和纤维素纳米纤维（CNF）之间的竞争性相互作用，避免CNF 在离子液体中的溶解并保持其纳米级形态，丛而可以协同提高离子凝胶的机械性能和离子传导性。其离子凝胶展现出高达10250%的拉伸性，21.8MJ/m3 的高韧性, 以及良好的离子传导性（0.7 S/m）。此外，其离子凝胶被组装成仿人工皮肤薄膜，实现了多模式的传感功能（应变、压缩、温度和湿度）。由于离子液体的的低挥发性及其与水的强相互作用，离子凝胶在超低温（-44 ℃）、高温（75 ℃）或低湿度环境（RH < 15%）下都能保持优异的性能，显示出卓越的抗冻和抗干燥性能。这种通过调节分子间作用力的简单而通用的策略，为未来高性能的离子凝胶合成提出了新思路，从而以满足当代日新月异的技术发展需求。该工作最近以 Ultrastretchable Ionogel with Extreme Environmental Resilience through Controlled Hydration Interactions发表在Advanced Functional Materials 期刊上，其第一作者为加拿大不列颠哥伦比亚大学博士生叶宇航。
该工作是该团队近期关于纤维素基导电凝胶的众多进展之一。此前，他们还研究发现纳米纤维素能同时增强水凝胶的离子导电和机械性能（Advanced Functional Materials, 2020, 30 (35), 2003430）； 并且可以改善固体导电填料和柔性高分子之间的模量不适配问题，从而大大增强其凝胶力学性能（Nano Energy, 2022, 99, 107374）。 此外，该团队还提出利用低共溶体系原位处理纸浆从而获得微米级纤维用于一锅法制备高性能离子导电凝胶 （Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2202533）。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202209787
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