向绝缘水凝胶中引入自由离子是提高其导电率最普遍的方法之一。然而引入的自由离子对水凝胶产生的力学影响却经常被人们忽略。该工作报道了通过阳离子和阴离子的协同作用对水凝胶进行极端增韧，而不需要特定的结构设计或添加其他增强剂。其策略是在可以同时诱导交联和盐析的特定盐溶液中平衡对多价阳离子和有序化水溶性阴离子都敏感的物理双网络水凝胶。两种离子效应都对提高原始凝胶的机械性能和导电性具有积极作用，将其转变为具有优异物理性能的强韧导电凝胶。在盐溶液中浸泡前后，水凝胶的断裂应力、断裂能和离子电导率分别相差530倍、1100倍和4.9倍。浸泡后，水凝胶的最佳断裂应力和韧性可达到15 MPa和39 kJ m^-2，优于大部分强韧导电水凝胶，同时还能维持1.5 S m^-1左右的离子电导率。这项简单策略也被证明可以推广到其他盐离子和聚合物，有望将水凝胶的应用领域扩展到对于机械耐久性要求极高的电子产品中。

  相关研究结果以“Strong Tough Conductive Hydrogels via the Synergy of Ion-Induced Crosslinking and Salting-Out”发表于Advanced Functional Materials, 第一/通讯作者分别为四川大学崔为副研究员、冉蓉教授。

图1. 通过阳离子诱导交联、阴离子诱导盐析对水凝胶进行协同增韧的策略。

图2. 盐溶液对物理双网络水凝胶溶胀、微结构、含水量的影响。

图3. 通过阴阳离子协同作用实现对水凝胶机械性能的增强及调控。

图4. 对阴阳离子协同作用的表征。

图5. 阴阳离子协同作用的验证及其推广。

图6. 阴阳离子协同增韧的水凝胶用作抗枝晶电池隔膜以及抗裂纹传感器。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202204823