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目前，由于下一代柔性电子产品的个性化需求，对具有复杂形状和高可加工性的导电电离胶的需求日益增加，这构成了重大挑战。本文报道了一种高度可加工的离子凝胶的设计，通过将一种常见的三嵌段共聚物自组装成含有电导率增强和可聚合强度增强成分的功能混合离子液体(ILs)的前驱体，从而具有机械稳健性。前驱体随后的原位聚合形成物理共化学交联网络，其中物理和化学交联网络之间的纠缠和微相分离使制备的离子凝胶具有机械鲁棒性。自组装前驱体的粘度可以合理调节，使得制造工艺兼容喷墨打印、喷涂、3D打印等多种技术。由于所设计的离子凝胶具有高度的可加工性，利用3D打印技术可以很容易地生成异形结构的离子凝胶，大大提高了灵敏度，从而能够监测微小的变形。该研究依赖于设计功能混合离子凝胶作为分散相，而不是专注于合成新型聚合物，为多功能和可编程制备高性能离子凝胶开辟了一条新途径，具有更广泛的应用前景。
图文简介
物理共化学离子凝胶的高加工性和机械稳健性。a) PS-PEO-PS在双功能混合ILs [EMIm]NTf2和[VBBIm]NTf2中物理自组装制备的物理共化学离子凝胶，并随后进行紫外线诱导原位化学交联。PS胶束芯与P([VBBIm]NTf2)存在阳离子-π和π-π相互作用。b)物理共化学离子凝胶可以承受拉伸和扭曲变形。c)喷墨打印低粘度胶束离子凝胶，然后进行紫外线照射，在PET基材上形成不同的物理-共化学离子凝胶图案。从左到右的图案分别是人脸、祥云、电路、二维码。d)在木材、PP、PET、PTFE等各种基材上喷涂中等粘度胶束离子凝胶，并进一步进行紫外线照射，生成物理-共化学离子凝胶涂层。e)高粘性胶束离子凝胶，用于3D UV打印制备离子凝胶棋子。
物理共化学离子凝胶的机械稳健性和导电性。a)应变下物理离子凝胶的流动性。b)化学离子凝胶和c)物理-共化学离子凝胶在压缩和拉伸变形下的力学性能，标尺，1 cm。d)物理、化学和物理-共化学离子凝胶的拉伸和e)压缩应力-应变曲线。在三个样品中，我们设计的物理共化学离子凝胶具有最佳的机械稳健性。f)物理、化学和物理-共化学电离胶的电导率。后两者的电导率相似，但由于化学交联网络的形成而降低。
物理共化学离子凝胶的热力学性质。a)温度扫描和b)物理、化学和物理-共化学电离胶的tTS主曲线(参考40°C)。c)从- 75°c到115°c的物理、化学和物理共化学电离胶的DSC分析。PEO/IL期和PS期(插图)的Tgs用虚线标记。物理共化学电离凝胶PEO/IL相的Tg介于物理电离凝胶和化学电离凝胶之间，这是由于形成了相互渗透的物理和化学交联的网络。d) [EMIm]NTf2、物理、化学和物理-共化学电离胶的热重曲线。物理-共化学离子凝胶中的微相分离导致在≈330和400°C下分离分解。
物理-共化学离子凝胶作为柔性应变传感器的应用。a)本体物理共化学离子凝胶ΔR/R0随应变的变化。分割后的线性区域的GFs分别为2和4.4。b)离子凝胶传感器的长期稳定性。在4000次循环后，ΔR/R0仍然是初始值的90%。c)不同温度下基于离子凝胶的传感器对100%应变的电阻响应，d)在90%相对湿度下，水和饱和氯化钠溶液中24小时的电阻响应。e) 3D打印的氧离子凝胶照片。比例尺，1厘米。f)辅助结构大大提高了小应变下的灵敏度。g)使用散装和3D打印的辅助离子凝胶监测h)吞咽，i)呼吸和j)肘关节屈曲。auxauxiongel的灵敏度越高，对运动的反应就越敏感。
论文信息
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202211771
通讯作者：卡内基梅隆大学Krzysztof Matyjaszewski，烟台大学 刘洪亮
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