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  近來(lái)，離-電材料（Iontronic materials）通過(guò)利用離子的運(yùn)動(dòng)，能夠?qū)ξ⑿〉膲毫ψ兓�、溫度變化或化學(xué)物質(zhì)的存在進(jìn)行高度敏感的響應(yīng)，這使得它們?cè)诰軅鞲蓄I(lǐng)域尤為有用。它們?yōu)殚_(kāi)發(fā)新型柔性、可穿戴設(shè)備和智能系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)，這些系統(tǒng)能夠在不侵入、不影響用戶日�；顒�(dòng)的情況下，提供連續(xù)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。然而，由于它們?nèi)菀资艿讲豢深A(yù)測(cè)的損壞，導(dǎo)致性能下降和設(shè)備故障，這也是離-電材料目前所面對(duì)的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。 盡管已經(jīng)大量報(bào)道了通過(guò)基于氫鍵、離子相互作用和金屬-配體配位等非共價(jià)鍵的自愈合功能來(lái)恢復(fù)設(shè)備功能、延長(zhǎng)設(shè)備壽命和確保長(zhǎng)期穩(wěn)定性，但是這些非共價(jià)鍵容易受到水分子吸收的影響，導(dǎo)致其動(dòng)態(tài)鍵交換作用被破壞，從而損失自修復(fù)性能。 另外，水分子的進(jìn)入還會(huì)引起電干擾、短路和電化學(xué)腐蝕等破壞離-電材料的傳導(dǎo)機(jī)制的問(wèn)題。

  為了減少水的干擾，已經(jīng)有研究通過(guò)使用強(qiáng)大的疏水基團(tuán)作為保護(hù)措施，以屏蔽水分子與動(dòng)態(tài)鍵或者離子之間的相互作用。例如，由于氟原子的高電負(fù)性而具有強(qiáng)大靜電特性的C-F基團(tuán)，不僅能夠與離子基團(tuán)形成動(dòng)態(tài)的離子-偶極作用以作為自修復(fù)的驅(qū)動(dòng)力，而且賦予了強(qiáng)疏水性以保護(hù)動(dòng)態(tài)鍵交換作用。 以上的設(shè)計(jì)理念使材料即使在水性環(huán)境中也能表現(xiàn)出自修復(fù)和傳感能力。 然而，由于疏水基團(tuán)和動(dòng)態(tài)鍵之間的協(xié)同效應(yīng)有限，這些材料只能表現(xiàn)出相對(duì)較低的自修復(fù)效率和速度。 因此，開(kāi)發(fā)能夠在水生環(huán)境中擁有自主自愈和卓越傳感性能、且具備高自愈效率的離-電材料仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

圖1：頭足類動(dòng)物的自愈合環(huán)齒和機(jī)械感受器。

圖2：基于分子工程設(shè)計(jì)的自愈合壓電離子彈性體（MESHPIE）。

  通過(guò)分子工程設(shè)計(jì)的這種具有動(dòng)態(tài)疏水-水解域的機(jī)械敏感壓電離子彈性體，在常規(guī)和水生環(huán)境中表現(xiàn)出卓越的自愈特性和壓力傳感能力。 這一創(chuàng)新技術(shù)為自愈合壓電離子設(shè)備在軟電子、水下機(jī)器人、更智能的人機(jī)界面和創(chuàng)新可穿戴技術(shù)中的應(yīng)用展現(xiàn)了巨大的潛力。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-46334-4

  作者：Zhengyang Kong, Elvis K. Boahen, Dong Jun Kim, Fenglong Li, Joo Sung Kim, Hyukmin Kweon, So Young Kim, Hanbin Choi, Jin Zhu, Wu Bin Ying*, Do Hwan Kim*