通过在受损表面上重整氢键，离子凝胶在室温下表现出快速的自愈合能力。愈合3小时

后离子凝胶的断裂应力与原始离子凝胶相当。（来自：横滨国立大学）

    横滨国立大学和日本东京大学的研究人员研制了一种离子凝胶，它具有出色的韧性，在室温下还具有自愈的能力，并且不需要任何外部刺激（如温度或光照）。

    离子凝胶因其独特的性质如热稳定性高，室温蒸发倾向低，离子导电率高而受到广泛关注。

    该团队展示了一种离子凝胶，能够在室温下自行快速愈合而无需任何外部条件刺激。他们还展示了该材料中材料中多氢键而产生的出色韧性。

    Ryota Tamate（通讯作者）说：“可穿戴电子设备预计在日常使用期间会被拉伸和弯曲多次，如果可穿戴设备中使用的离子凝胶具有自愈性，则可以在反复拉伸和弯曲期间修复裂缝和损坏，并提高设备的耐久性。”

    这项研究在2018年7月的《Advanced Materials》中报道，说明了一种特殊类型的聚合物凝胶，称为离子凝胶，其中充满了液体形式的盐或离子液体。

    这种离子凝胶是通过整合两种材料而开发的，即通过一种被离子液体排斥的材料，另一种与氢结合的材料整合而来。

    它们共同形成所谓的二嵌段共聚物（又称镶嵌共聚物，是将两种或两种以上性质不同的聚合物链段连在一起制备而成的一种特殊聚合物。具有特定结构的嵌段聚合物会表现出与简单线形聚合物，以及许多无规共聚物甚至均聚物的混合物不同的性质，可用作热塑弹性体、共混相容剂、界面改性剂等。广泛地应用于生物医药、建筑、化工等各个领域），液体盐和二嵌段共聚物材料的组合产生最终的胶束结构，该结构控制所有材料的质量。

    被离子液体排斥的部分形成核心，而外侧由支链构成，这些链通过许多氢键彼此相互作用。

    该研究首次证明，在离子凝胶中引入氢键可以提高材料的强度，甚至使该材料具有在室温下自愈的能力。

    Tamate说：“这种离子凝胶的自我修复过程可以在几个小时内完成。”

    他补充道：“氢键是可逆的，因此，它是一种有前途的相互作用，由于其可逆性质，使材料具有自愈的能力。在这项研究中，通过调节离子液体中聚合物链的氢键强度，我们利用氢键作为离子凝胶的可逆交联点。此外，我们证明了由二嵌段共聚物材料形成的胶束结构显着提高了离子凝胶的物理强度和自愈能力。”

    虽然到目前为止已经创造了几种类型的韧性离子凝胶，但研究人员表示，实现自愈能力和高韧性仍然是一个巨大的挑战。

    他们还报告说，他们凝胶与其他未改性的离子凝胶的电化学和机械性能相似。

    该材料的自愈特性——它可以在室温下自愈并且易于在溶液中加工，因此在未来柔性电子领域的应用中，具有该特性的材料将成为有前景的固体电解质，特别是开发自愈电子器件。

    Ryota Tamate（通讯作者）指出：“对于器件应用，应定量研究在各种物理应变条件下离子凝胶的耐久性。此外，由于本发明的二嵌段共聚物倾向于从空气中吸收水分，我们希望在开放环境中研究该材料处于稳定状态的分子结构之间的相互作用。由于可以通过阳离子和阴离子来广泛调节离子液体的物理性质，因此我们将研究不同离子液体之间的组合的物理性质。”

    在适当的时候，研究人员希望创造新的功能性离子凝胶，可用于构建灵活且可穿戴的新设备。

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责任编辑：殷鹏飞

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