超强又不易断裂的离子凝胶：通过纳米纤维网络中的溶剂调控实现

离子凝胶是一类由三维聚合物网络与离子液体组成的材料，凭借优异的柔韧性、固有离子导电性和环境稳定性（如不挥发、抗冻等），在软机器人、能源存储与转换装置、生物电子界面等众多先进技术领域展现出广泛应用前景。然而，现有离子凝胶在机械性能方面存在明显短板，尤其是难以同时实现高强度和高抗断裂性，通常其断裂强度低于1兆帕，断裂能不足1千焦/平方米，这极大地限制了离子凝胶材料的可靠性和适用范围。

复合设计是提升材料机械性能的有效策略。本研究提出通过调控溶剂-溶质相互作用，构建高密度、高连接性的纳米纤维聚合物网络，以制备高强度抗断裂离子凝胶（HSFRIs）。具体而言，研究人员利用溶剂工程调控氢键竞争，促进坚固的相间氢键形成，并构建软硬仿生界面。以芳纶纳米纤维（ANFs）为硬相、聚乙烯醇（PVA）为软相，在1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酰亚胺盐（EMIMTFSI）离子液体中制备的复合离子凝胶，展现出卓越的机械性能：断裂强度约65.4兆帕，断裂能约607千焦/平方米，能够承载自身重量5000多倍。

这种离子凝胶的结构可拉伸性和变形能力使其能与三维生物表面 conformal 集成，且加工性能优良，可原位整合导电聚合物图案，构建多功能生物电子界面。此外，其独特的抗干燥特性（离子液体不易挥发，暴露于大气中一周质量几乎不变）和透气性（水蒸气透过率达472克/平方米/天，是商用PDMS薄膜的15倍），使其非常适合用于可穿戴生物电子设备。同时，该离子凝胶具有6.5毫西门子/米的离子导电性、载药能力和抗菌性能，可作为生物医学平台，例如用于伤口愈合的电子绷带。

该离子凝胶设计策略具有普适性，不仅为提升凝胶力学性能提供了新思路，还拓展了离子电子学在先进诊断与治疗（如再生医学、组织工程、电疗学）中的应用，为软机器人、生物传感、药物递送等众多领域的发展创造了有利条件。