离子凝胶因其可调的力学性能和优异的多功能特性，在柔性仿生皮肤、人工肌肉和软体机器人等领域展现出巨大潜力。然而，现有离子凝胶往往缺乏类似天然组织的各向异性结构，难以在纵横方向上实现差异化的力学性能。肌腱等生物组织所具有的高强度、高模量及显著的各向异性结构，为开发高性能仿生离子凝胶提供了重要灵感。

  2026年1月19日，福州大学材料科学与工程学院于岩教授/吕晓林副教授在《Advanced Materials》上发表题为《Supramolecular interlocking produces mechanically anisotropic, robust, and tough biomimetic ionogels》的研究论文（Adv. Mater. 2026, e11903）。该工作受肌腱结构的启发，提出了一种超分子互锁策略，将平行排列的刚性纤维束嵌入柔性离子凝胶基体中，通过聚合物链、离子与纤维表面之间的超分子相互作用形成紧密的界面结合，成功制备了兼具高机械性能和显著力学各向异性的复合离子凝胶（ACIG）（图1）。

图1. ACIG的仿生设计示意图及其与各向异性水凝胶/离子凝胶的性能对比

  其中，ACIG-70实现了高达54 MPa的拉伸强度、384 MPa的杨氏模量，以及高强度各向异性（77）和高模量各向异性（888），其性能可以与高性能生物肌腱/韧带相媲美（图2）。

图2. ACIG的力学性能

  X射线光电子能谱、分子动力学模拟等结果表明，离子凝胶与碳纤维之间通过丰富的离子-偶极、氢键等超分子相互作用形成了紧密的“互锁”界面。在平行于纤维方向，离子凝胶通过剪切变形在纤维束之间有效传递应力，并通过纤维断裂和超分子键解离耗散能量，赋予材料高强度与高模量；在垂直于纤维方向，纤维几乎不承受应力，材料表现出离子凝胶固有的高柔韧性和可拉伸性。

图3. 增韧和力学各向异性机理

  通过更换离子凝胶的单体、离子液体种类或纤维类型，均可制备出具有优异力学性能和各向异性的复合离子凝胶（图4），证明了超分子互锁策略的广泛适用性。

图4. 策略普适性

  福州大学材料科学与工程学院硕士研究生康家豪为本论文的第一作者，福州大学于岩教授、吕晓林副教授、福建协和周飘飘为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、福建省光电信息科学与技术创新实验室、国家重点研发计划等项目的资助。

  近年来，该团队围绕“离子导电软材料的多尺度结构设计与性能调控”展开研究，通过离子-偶极相互作用动态调控机制构建了阻尼离子弹性体（Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2408017）和应变硬化离子弹性体（Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2402952）；通过离子相互作用和相分离结构调控能量耗散协同网络，构建了力学性能可调的离子凝胶（Adv. Mater. 2024, 36, 2410572；Sci. China Mater. 2023, 66, 1539-1550）、聚离子液体弹性体（Macromolecules 2024, 57, 2339；Adv. Funct. Mater. 2023, 35, 2305314）和水凝胶材料（Adv. Mater. 2025, 37, 2502328；Adv. Mater. 2025, 37, 2413856）；通过跨尺度的界面设计，开发了有机/无机复合凝胶材料（Nat. Commun. 2025, 16, 4005）。

  论文链接：http://doi.org/10.1002/adma.202511903