东华大学武培怡/孙胜童Nature子刊：新型自修复仿生材料
可伸展的离子皮肤可以模仿天然皮肤的多种感觉。对于其在先进电子学中的应用来说，良好的弹性恢复、自修复，以及类皮肤的非线性力学响应(应变硬化)等优点至关重要，然而，目前很难在一种材料中同时满足上述条件。
近日，东华大学武培怡教授，孙胜童研究员报道了通过在氢键交联的聚羧酸链网络中引入熵驱动的超分子两性离子网络，设计并制备了一系列具有高弹性、透明、自愈和应变硬化的质子导电离子皮肤。
与依赖大量溶剂使用的水凝胶和离子凝胶不同，目前的离子弹性体只存在平衡含水量。这一特性使得分子间二聚体氢键足够强，可以在常温下交联多羧酸链，同时当浸泡在高湿度中时会变得动态，从而实现完全的自愈合，此外，由弱配合两性离子组成的两性网络有助于离子弹性体的初始柔性，随后在拉伸过程中会碎裂，从而形成一个非常坚硬的氢键合的聚羧酸网络。
基于两个相互竞争的动态网络的顺序脱粘以及两性离子的快速重组，典型的聚丙烯酸（PAA）/甜菜碱弹性体具有超高的伸长率（1600%的伸长率）、明显的应变硬化加强（模量提高24倍）、完全的自愈性（几乎100%）和优异的弹性回复（97.9±1.1%的恢复率，<14%的滞后）等优点。同时，两性离子的存在也使离子弹性体具有保湿和防冻的优势，使其即使在恶劣的条件下也能稳定地传导质子。此外，产生的离子皮肤具有很强的粘附性，很容易粘附在各种基材和人体皮肤上，但由于固有的张力强化效应，也比较容易剥离。更有趣的是，离子皮肤可以通过快速溶解在水中并在空气中重铸来回收。
作为皮肤类传感器，离子弹性体对应变和温度变化表现出及时的响应，并可进一步与弹性导电织物集成，作为离子智能传感器感知压力变化，显示出其在可穿戴电子产品中的巨大应用潜力。
近日，东华大学武培怡教授，孙胜童研究员报道了通过在氢键交联的聚羧酸链网络中引入熵驱动的超分子两性离子网络，设计并制备了一系列具有高弹性、透明、自愈和应变硬化的质子导电离子皮肤。
与依赖大量溶剂使用的水凝胶和离子凝胶不同，目前的离子弹性体只存在平衡含水量。这一特性使得分子间二聚体氢键足够强，可以在常温下交联多羧酸链，同时当浸泡在高湿度中时会变得动态，从而实现完全的自愈合，此外，由弱配合两性离子组成的两性网络有助于离子弹性体的初始柔性，随后在拉伸过程中会碎裂，从而形成一个非常坚硬的氢键合的聚羧酸网络。
基于两个相互竞争的动态网络的顺序脱粘以及两性离子的快速重组，典型的聚丙烯酸（PAA）/甜菜碱弹性体具有超高的伸长率（1600%的伸长率）、明显的应变硬化加强（模量提高24倍）、完全的自愈性（几乎100%）和优异的弹性回复（97.9±1.1%的恢复率，<14%的滞后）等优点。同时，两性离子的存在也使离子弹性体具有保湿和防冻的优势，使其即使在恶劣的条件下也能稳定地传导质子。此外，产生的离子皮肤具有很强的粘附性，很容易粘附在各种基材和人体皮肤上，但由于固有的张力强化效应，也比较容易剥离。更有趣的是，离子皮肤可以通过快速溶解在水中并在空气中重铸来回收。
作为皮肤类传感器，离子弹性体对应变和温度变化表现出及时的响应，并可进一步与弹性导电织物集成，作为离子智能传感器感知压力变化，显示出其在可穿戴电子产品中的巨大应用潜力。
这项工作为设计具有类皮肤的复杂感官和机械性能的鲁棒材料铺平了道路，并有望激发一系列仿生材料在传感器、可穿戴电子产品、智能纺织品、人机接口等方面的各种应用。
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