固态无溶剂离子导电弹性体（ICEs）因其良好的环境稳定性和可拉伸性，正成为柔性传感领域的新星。然而，现有的部分ICEs面临着韧性与滞后性难兼顾的问题（增强韧性往往伴随高滞后性），且低温条件下力学性能急剧衰减等问题严重制约其广泛应用。如何在单一材料中同时实现高拉伸、低滞后、耐低温和强粘附，是柔性电子器件的核心挑战。

图1.PBLG交联ICE的结构与性能应用。

  针对这一难题，南开大学关英教授团队联合天津工业大学张拥军教授团队结合α-螺旋多肽"分子弹簧"的增强策略和锂盐的导电性设计制备了PBLG交联的离子导电弹性体，在单网络体系中同时实现了高拉伸性、低滞后、耐低温性、粘附性和导电性。与现有文献报道的离子导电弹性体相比，该材料在综合性能上展现出明显优势，有望应用于柔性电子器件领域（图1）。

  2026年6月22日，相关工作以“High-Stretch, Low-Hysteresis, Low-Temperature Tolerance Ion-Conducting Elastomer for Stable Strain and Temperature Sensing”为题近日在Advanced Functional Materials在线发表。第一作者是硕士研究生纪文晴，通讯作者为关英教授和张拥军教授。

图2.PBLG交联ICE的合成与表征。

  研究团队从蛋白质二级结构中汲取灵感，设计合成了一种基于聚(γ-苄基-L-谷氨酸)（PBLG）的多肽交联剂。这种交联剂的独特之处在于其α-螺旋构象——就像分子弹簧一样，拉伸时分子内氢键断裂，螺旋结构被破坏，吸收能量；卸载后螺旋结构快速恢复，释放能量。这种可逆的"折叠-解折叠"机制，为材料带来高韧性的同时，也降低了材料的滞后性。如图2A所示，将PBLG与2-甲氧基乙基丙烯酸酯（MEA）单体及双(三氟甲磺酰)亚胺锂盐（LiTFSI）共混后，通过紫外光固化得到PBLG交联ICE。其FTIR光谱含有α-螺旋特征峰（酰胺I：1650 cm^-1，酰胺II：1546 cm^-1）和LiTFSI特征峰，表明多肽交联剂和导电锂盐均成功引入弹性体网络（图2B）。此外，如图2C-F所示，该ICE具有良好的环境稳定性，且外观透明（800 nm处透光率65%），可轻松拉伸至1800%以上而不断裂，甚至具有良好的抗穿刺性能，展现出作为柔性电子基材的优异潜质。

图3.ICE的拉伸性能表征。

  为验证PBLG交联剂的独特优势，研究团队系统对比了PBLG、小分子DEGDA和长链PEGDA三种交联剂制备的ICEs。在拉伸性能方面，在相同交联密度（0.05 mol%）和LiTFSI含量（30 wt%）下，PBLG交联ICE的断裂强度达445 kPa，断裂伸长率约为2000%，韧性高达4200 kJ·m^-3。相比之下，DEGDA交联体系的断裂强度仅为198 kPa，断裂伸长率为730%，韧性~800 kJ·m^-3，PEGDA交联体系的断裂强度为231 kPa，断裂伸长率为960%，韧性~1200 kJ·m^-3。PBLG交联ICE的韧性分别约是其余二者韧性的5倍和3倍。

图4.ICE的循环拉伸性能与抗缺口性能表征。

  在500%应变下循环拉伸，PBLG交联ICE的滞后率仅14.5%，回弹性达85.5%。相比之下，DEGDA和PEGDA交联ICE的滞后回环明显更大（图4A-F）。在抗缺口性能方面，PBLG交联ICE的缺口试样可拉伸至700%才断裂，断裂韧性超过10,000 J·m^-2，是DEGDA和PEGDA交联ICE的2倍（图4H-J）。

图5.ICE的粘附性能表征。

图6.PBLG交联ICE的耐低温性能表征。

  在室温下，PBLG交联ICE对玻璃、铜、纸张、猪皮等多种基底展现出强的粘附性(图5)。更重要的是，在低温条件下PBLG交联ICE仍表现良好粘附性，且具备高拉伸性与导电性（图6）。

图7.PBLG交联ICE的应变传感表征。

图8.PBLG交联ICE的温度传感表征。

  基于上述综合性能，研究团队设计构建了应变和温度传感器。在应变传感部分，该传感器可以实现10,000次的循环拉伸，电阻信号高度可重复，且无基线漂移，此外，该传感器可实时监测手指，手臂，手腕，腿部等多部位人体运动信号，如图7所示。在温度传感方面，该传感器在0-30℃范围内温度灵敏度达8.68%/℃，并可灵敏检测人体温度变化，在健康监测领域具有应用潜力（图8）。

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.76627