离子凝胶作为一种将离子液体整合到三维聚合物网络中的软材料,在柔性电子、能量存储、粘合剂和生物医学工程等领域展现出巨大应用潜力。然而,传统的离子凝胶合成主要依赖光引发或热引发自由基聚合,这些方法不仅需要严格的反应条件(如紫外光仅适用于光学透明体系、热引发需要持续外部加热),还存在残留引发剂及其分解产物影响生物相容性的问题。近年来,液态金属引发的自聚合策略虽受到关注,但其引发速率和单体转化率较低,限制了实际应用。更为棘手的是,现有离子凝胶缺乏有效的能量耗散机制,导致机械强度低、抗裂纹扩展能力差;同时,离子环境中的静电屏蔽效应显著削弱了界面结合力,使得离子凝胶的粘附性能普遍不足。此外,传统离子液体的生物相容性较差,进一步限制了离子凝胶在生物医学和生物电子系统中的应用。因此,开发兼具可调机械性能、强界面粘附力和良好生物相容性的离子凝胶,成为当前科学与工程领域的紧迫挑战。
针对上述挑战,苏州大学严锋教授、李维政教授研究团队报道了一种基于生物离子液体诱导的液态金属介导快速原位自引发策略,成功制备了具有优异生物相容性和强大界面粘附力的坚韧离子凝胶。该研究利用苹果酸/L-(-)-肉碱基离子液体破坏液态金属表面氧化层以加速原位聚合,同时通过与聚合物之间形成强可逆相互作用构建动态拓扑网络,赋予离子凝胶高断裂强度(7.2 MPa)、高韧性(41.7 MJ m⁻³)和强粘附力(在玻璃上达7.6 MPa)。该离子凝胶还具有光热响应性,可实现热可逆粘附和实时粘附状态监测,并可作为生物电极稳定采集生理信号。相关论文以“Bio-Ionic Liquid-Induced Rapid Self-Initiating Tough Ionogels for In Situ Adhesion”为题,发表在Advanced Materials上。
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