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  柔性離子導(dǎo)電水凝膠具有良好的導(dǎo)電性、柔性以及生物相容性等特點(diǎn)，其在生物醫(yī)學(xué)、軟體機(jī)器人以及人工器官等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注。然而離子導(dǎo)電水凝膠目前存在高機(jī)械性能和高導(dǎo)電性不能兼顧，機(jī)械性能不易調(diào)節(jié)等制約因素。例如，在生物電子學(xué)的相關(guān)應(yīng)用中，導(dǎo)線材料不僅需要具有良好的生物相容性，以便它們能夠長(zhǎng)期地與人體（如皮膚、肌肉、心臟或大腦）一起使用，更重要的是，它們也需要同時(shí)具備高導(dǎo)電性和良好機(jī)械性能。這些特性可以保證相關(guān)系統(tǒng)在承受巨大的機(jī)械載荷及大應(yīng)變下仍保持較高的導(dǎo)電性用以信號(hào)傳輸，同時(shí)也避免意外斷裂造成系統(tǒng)崩潰等問題�，F(xiàn)有的柔性離子導(dǎo)電凝膠難以同時(shí)滿足這些要求。

  近日，新加坡南洋理工大學(xué)龍祎教授課題組和陳曉東教授課題組合作通過調(diào)節(jié)凝膠中離子濃度和遷移空間密度，制備了一種高性能的可應(yīng)用于仿生及生物電子學(xué)等領(lǐng)域的纖維素/聚乙烯醇離子導(dǎo)電水凝膠，很好地滿足了上述需求。通過調(diào)節(jié)纖維素含量，以及離子濃度，合成出同時(shí)具有高機(jī)械強(qiáng)度和高導(dǎo)電性的柔性膠體 （高濃度聚乙烯醇凝膠提供高機(jī)械強(qiáng)度，纖維素在凝膠中形成的含水孔道提高了鹽離子濃度，并為鹽離子提供遷移空間）。由于這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該離子水凝膠具有可調(diào)控拉伸（0.6~4 MPa）和彈性（15~900 kPa）,其拉伸應(yīng)變最高可達(dá)975%。由于具有高的鹽離子含量和遷移空間，其導(dǎo)電性可達(dá)3.4 S m^?1 （f = 1 MHz）。該凝膠可以作為人造神經(jīng)用在3D打印的機(jī)器人手上，允許在機(jī)器人手指運(yùn)動(dòng)時(shí)傳遞穩(wěn)定以及可調(diào)的電信號(hào)，同時(shí)能監(jiān)控機(jī)器人手指運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這種離子導(dǎo)電水凝膠在人工柔性電子領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

  相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Advanced Functional Materials （DOI: 10.1002/adfm.201806220） 上，文章的第一作者為博士生周洋和博士后萬昌錦。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.201806220