在《ACS Applied Materials & Interfaces》学术期刊上宣布了一项研讨，该研讨介绍了一种立异的。离子导电水凝胶在软体机器人、柔性储能、电磁屏蔽等多个范畴展现出巨大潜力。虽然在曩昔十年中，离子导电水凝胶在柔性器材范畴的重要性日益凸显，但它们仍面对严重应战，如低离子电导率（一般低于100 mS cm–1）和在长时刻贮存或不同环境条件下易脱水的问题，这些都约束了其在柔性设备中的使用潜力。
在本项研讨中，研讨团队提出了一种结合Hofmeister效应、polymer-in-salt战略和PVA自交联的热控化学交联办法。经过准确调控PVA在酸性条件下的自交联进程，他们成功制备了一种低滞后效应的离子水凝胶（ECH）。该水凝胶展现了较佳的长时刻安稳性，在50% RH的环境中寄存420天后，仍坚持超越210mS cm–1的离子电导率（保留了其初始电导率的58%）。即便在极点枯燥的条件下（7% RH）放置3天，该水凝胶仍然可以坚持超越100 mS cm–1的离子电导率，显示出其在离子电导率和环境安稳性方面的杰出体现。得益于ECH优异的离子电导率，它在可拉伸焦耳加热器中显示出必定的使用潜力。研讨具体论述了水凝胶的调控原理、力学和电学功能、宽湿度环境下的功能体现，以及在焦耳热器材中的使用，试验成果如下：
图1.ECH的制备及其安稳性。（a,b）展现了反响机理的暗示图。（c-g）描绘了反响1（蓝线（红线）的反响动力学。（h）展现了ECH形状随时刻改变的图画。（i）出现了在50% RH下贮存的ECH的离子电导率和保水率。
图2.ECH的表征与结构调控。（a）不同组成条件下水凝胶的紫外可见光谱（400 nm）吸收值。（b）在三个不一样的温度下具有相同吸光度值的两组数据点，别离标记为第1组和第2组。（c）第1组和第2组在80、100和120 °C下的机械功能比照。（d）调控不一样的温度、反响时刻的水凝胶的伸长率与杨氏模量。（e）不同固体含量的伸长率与杨氏模量。（f）适度交联与过度交联的暗示图。（g）PVA与ECH之间的红外光谱比照。
图3.ECH水凝胶的平衡特性。（a）ECH高弹性成因的暗示图。（b）ECH在不同拉伸速率下的应力应变曲线。（c）离子电导率、弹性、柔软度和安稳才能与已报导的水凝胶的比较。（d）拉伸和（e）紧缩期间的ECH相片。（f）高速相机捕捉到球落在ECH上的瞬间。（g）ECH应变为300%时的循环拉伸曲线%应变时的循环紧缩曲线天后ECH和PAM水凝胶的相片。（j）ECH在50% RH下平衡后的保水率和离子电导率。（k）在50% RH下平衡ECH后的保水性和离子电导率与固体含量的联系。（l）在50% RH下平衡后，ECH在不同反响温度和时刻下的保水性和离子电导率。
图4.ECH在宽湿度规模下的功能。（a）不同湿度水平下ECH蒸汽交流暗示。（b）在7-97% RH下贮存一段时刻的ECH的伸长率改变趋势。（c）在各种湿度条件下，在300% RH下贮存3天以上，在32.7% RH、52.8% RH、75% RH和97% RH下贮存超越24天的水凝胶图画。（d-e）7-97% RH湿度环境下保存的样品进行80%紧缩试验成果。（f）不同湿度条件下水凝胶的质量改变趋势。水凝胶在（g）7% RH和（h）97% RH下贮存近一个月的离子电导率趋势。
图5.ECH水凝胶焦耳热器材。（a）焦耳热器材暗示图。（b）ECH阻抗图。（c）ECH在不同电压下加热的气温改变。（d）ECH温度随不同频率下加热时刻的改变。（e）凹凸离子电导率在相同条件下的加热曲线。（f）不同拉伸状态下ECH的红外相片。（g-j）可保形拉伸的水凝胶焦耳热器材相片。（k）开关上的冰消融的暗示图。
总结：他们开发了一种结合Hofmeister效应、polymer-in-salt战略和PVA热自交联的热控化学交联战略，以获得具有高离子电导率的弹性水凝胶。研讨依据成果得出，获得的 ECH 完成了 392 ± 49 mS cm–1的离子电导率，可接受 7%-97% RH 的宽湿度水平。在超越 420 天的贮存时刻下，其可坚持超越 210 mS cm–1的离子电导率。ECH因具有高离子电导率的特别优势可有效地用作构建焦耳热器材的加热层。所规划的水凝胶焦耳热器材完成了在低外加电压下的高达12 oC的快速加热。该研讨工作意味着高功能离子导电水凝胶方面获得必定发展，该水凝胶可用于快速自适应加热设备、可穿戴传感器以及可拉伸储能设备等柔性电子设备。
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