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英文原题：Highly Conductive, Ultratough and Adhesive Eutectogels with Environmental Tolerance Enabled by Liquid Metal Composites

第一作者：王嘉霖（20级研究生）

通讯作者：赵凯博士、叶常青教授

作者：王嘉霖、赵凯、赵彦博、叶常青

        近年来，柔性可穿戴电子设备发展迅速，广泛应用于运动检测、医疗保健、人机交互等应用中。作为典型的软导体之一，导电水凝胶由于具有良好的导电性、柔韧性和生物相容性，在可穿戴电子设备的构建中具有极大的应用潜力。尽管目前已经成功开发出多种导电水凝胶材料，然而由于水凝胶中的高含水量，造成的脱水和冷冻问题对其环境稳定性构成了巨大的挑战。离子液体提供了一种有前景的方案解决凝胶的环境稳定性问题，但是离子液体通常制备工序繁琐，成本较为高昂。低共熔溶剂（DES）作为一种有前景的替代品，不仅成本低、制备简单，而且能为凝胶提供离子电导率和粘附性，同时具有良好的生物相容性和环境稳定性。同时，低共熔溶剂中富含的大量氢键也为凝胶提供了良好的自愈合性能，因此，基于低共熔溶剂制备的深共晶凝胶也由于其良好的环境稳定性能和成本效益成为了研究的热点。

图1 LPCA深共晶凝胶的制备和交联网络结构

        近期，课题组通过将液态金属-聚噻吩复合材料（LMNP-PEDOT）分散于低共熔溶剂中，进一步引发丙烯酸聚合制备了新具有高导电性、超韧性和粘附性的耐环境液态金属双网络深共晶凝胶（LPCA）。这种共晶凝胶同时具有刚性的纤维素交联网络和韧性的聚丙烯酸交联网络，具有良好的机械性能。与传统的导电填料相比，液态金属-PEDOT复合材料作为导电填料具有良好的柔韧性，能够进一步增强深共晶凝胶的机械性能和导电性能。同时，低共熔溶剂的添加不仅能够赋予凝胶离子电导率增强其导电性能，还能为凝胶提供良好的抗干抗冻性能与自愈合性能。重要的是，LPCA深共晶凝胶在先进的运动传感中展示出了巨大的应用潜力，能够准确的检测人体关节的运动和面部微小表情的变化，具有较高的传感灵敏度和良好的循环稳定性。同时其还能够通过摩斯密码等方式传递信息和信号，在人机交互和信息传输等领域有着潜在的应用。该工作以“Highly Conductive, Ultratough and Adhesive Eutectogels with Environmental Tolerance Enabled by Liquid Metal Composites”为题发表在《Small》上。

图2 LPCA深共晶凝胶的结构表征和粘附性测试

图3 LPCA深共晶凝胶的机械性能测试

图4 LPCA深共晶凝胶的环境稳定性和自愈合性能测试

图5 LPCA深共晶凝胶的传感性能测试

图6 LPCA深共晶凝胶的应用研究

        该工作是课题组近期关于柔性电子材料的性能调控和功能性相关研究的最新进展之一。此外，凝胶和导电油墨等柔性电子材料的制备和性能研究一直是团队的重要研究方向之一，该团队目前已在这一领域发表了多篇相关研究论文。接下来团队将对柔性电子材料的制备和器件应用领域中进行更深入的探索与研究，欢迎关注。

Highly Conductive, Ultratough, and Adhesive Eutectogels with Environmental Tolerance Enabled by Liquid Metal Composites

Jialin Wang, Kai Zhao*, Yanbo Zhao, and Changqing Ye*

Small, 2025, 21(9): 2410806.

Published Online: 16 January 2025

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202410806