近日，上海科技大学凌盛杰课题组和东北林业大学陈文帅课题组合作，以细菌纤维素纳米纤维（作为骨架）和丝素蛋白盐溶液（作为渗透相）为原料，开发了一种细胞骨架启发的具有双丝状网络结构的水凝胶离子导体材料（Cytoskeleton-Inspired hydrogel Ionotronics，CIHI），制备方法、结构示意图及形貌如图1所示。CIHI有效解决了通常水凝胶离子电子材料在柔软性、强度、韧性三者之间难以达到力学平衡的难题。这种细胞骨架状结构表现出典型的韧性“应力-应变”曲线，其断裂强度、杨氏模量和韧性分别达到7 ± 2 MPa，74 ± 33 MPa和1.8 ± 0.8 MJ m^-3，比细菌纤维素纳米纤维水凝胶的相应性能分别提高5倍，27倍和11倍（图2A）。通过与其它生物或工程材料相比，CIHI填充了软材料力学（强度与刚度平衡）空白区（图2B和2C）。此外，CIHI表现出典型的韧性断裂渐进破坏特征(图2D和图2E)。与软韧性材料和软质抗疲劳材料相比，CIHI在宏观结构被破坏时依然可以保持大应变和高疲劳阈值(图2F-H)。研究团队还通过高分辨率同步辐射小角x射线散射（SAXS）成像表征，进一步证实了细菌纤维素纳米纤维网络的拉伸诱导结构重构对CIHI断裂韧性的贡献（图3）。另一方面，这种类细胞骨架结构还使CIHI能够承受较为极端的机械刺激，如严重变形、长期循环拉伸、高频剪切和冲击。

 图3预缺口CIHI在拉伸过程中的结构演变

图4 CIHI用于智能识别 

图5 CIHI用于电致发光显示

  该工作以“Cytoskeleton-inspired hydrogel ionotronics for tactile perception and electroluminescent display in complex mechanical environments”为题发表在《Materials Horizons》上。该研究得到国家自然科学基金，上海科技大学启动资金等基金项目的支持。

  上海科技大学与东北林业大学联合培养博士研究生代晨晨，上海科技大学博士研究生王洋和硕士研究生单弈诚为该文章共同第一作者。上海科技大学凌盛杰教授，助理研究员任婧博士，与东北林业大学陈文帅教授为文章的通讯作者。

  原文链接：https://doi.org/10.1039/D2MH01034H