通過在受損表面上重整氫鍵，離子凝膠在室溫下表現出快速的自愈合能力。愈合3小時

后離子凝膠的斷裂應力與原始離子凝膠相當。（來自：橫濱國立大學）

    橫濱國立大學和日本東京大學的研究人員研制了一種離子凝膠，它具有出色的韌性，在室溫下還具有自愈的能力，并且不需要任何外部刺激（如溫度或光照）。

    離子凝膠因其獨特的性質如熱穩定性高，室溫蒸發傾向低，離子導電率高而受到廣泛關注。

    該團隊展示了一種離子凝膠，能夠在室溫下自行快速愈合而無需任何外部條件刺激。他們還展示了該材料中材料中多氫鍵而產生的出色韌性。

    Ryota Tamate（通訊作者）說：“可穿戴電子設備預計在日常使用期間會被拉伸和彎曲多次，如果可穿戴設備中使用的離子凝膠具有自愈性，則可以在反復拉伸和彎曲期間修復裂縫和損壞，并提高設備的耐久性。”

    這項研究在2018年7月的《Advanced Materials》中報道，說明了一種特殊類型的聚合物凝膠，稱為離子凝膠，其中充滿了液體形式的鹽或離子液體。

    這種離子凝膠是通過整合兩種材料而開發的，即通過一種被離子液體排斥的材料，另一種與氫結合的材料整合而來。

    它們共同形成所謂的二嵌段共聚物（又稱鑲嵌共聚物，是將兩種或兩種以上性質不同的聚合物鏈段連在一起制備而成的一種特殊聚合物。具有特定結構的嵌段聚合物會表現出與簡單線形聚合物，以及許多無規共聚物甚至均聚物的混合物不同的性質，可用作熱塑彈性體、共混相容劑、界面改性劑等。廣泛地應用于生物醫藥、建筑、化工等各個領域），液體鹽和二嵌段共聚物材料的組合產生最終的膠束結構，該結構控制所有材料的質量。

    被離子液體排斥的部分形成核心，而外側由支鏈構成，這些鏈通過許多氫鍵彼此相互作用。

    該研究首次證明，在離子凝膠中引入氫鍵可以提高材料的強度，甚至使該材料具有在室溫下自愈的能力。

    Tamate說：“這種離子凝膠的自我修復過程可以在幾個小時內完成。”

    他補充道：“氫鍵是可逆的，因此，它是一種有前途的相互作用，由于其可逆性質，使材料具有自愈的能力。在這項研究中，通過調節離子液體中聚合物鏈的氫鍵強度，我們利用氫鍵作為離子凝膠的可逆交聯點。此外，我們證明了由二嵌段共聚物材料形成的膠束結構顯著提高了離子凝膠的物理強度和自愈能力。”

    雖然到目前為止已經創造了幾種類型的韌性離子凝膠，但研究人員表示，實現自愈能力和高韌性仍然是一個巨大的挑戰。

    他們還報告說，他們凝膠與其他未改性的離子凝膠的電化學和機械性能相似。

    該材料的自愈特性——它可以在室溫下自愈并且易于在溶液中加工，因此在未來柔性電子領域的應用中，具有該特性的材料將成為有前景的固體電解質，特別是開發自愈電子器件。

    Ryota Tamate（通訊作者）指出：“對于器件應用，應定量研究在各種物理應變條件下離子凝膠的耐久性。此外，由于本發明的二嵌段共聚物傾向于從空氣中吸收水分，我們希望在開放環境中研究該材料處于穩定狀態的分子結構之間的相互作用。由于可以通過陽離子和陰離子來廣泛調節離子液體的物理性質，因此我們將研究不同離子液體之間的組合的物理性質。”

    在適當的時候，研究人員希望創造新的功能性離子凝膠，可用于構建靈活且可穿戴的新設備。

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責任編輯：殷鵬飛

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