近年来，高度可拉伸、透明的离子导体材料促成了新型离子器件的研究热潮。人们利用离子导体材料已实现了新的柔性器件，包括透明的电活性致动器，可拉伸的触摸面板，可拉伸的电致发光器件，离子传感器，离子电缆等等。然而，现有的离子导电材料几乎不能承受我们日常生活中的湿度和温度变化，这极大地阻碍了离子电子学的发展和实际应用。

水凝胶离子导体暴露在环境中会遭受水分蒸发，特别是在低湿度和高温下，其蒸发更为明显。伴随水分的损失，水凝胶离子导体的透明性，拉伸性和导电性急剧下降。此外，水凝胶离子导体的工作温度范围受到水的冰点和沸点的限制。

离子凝胶可以克服水凝胶的这些不足，具有极低蒸气压，宽的工作温度范围和宽的电化学窗口等独特优势。但是，大多数现有的离子凝胶也对湿度敏感，因为离子液体容易吸收空气中的水分，尤其是在高湿度的环境中，这会导致离子凝胶的溶胀和性能下降。另一方面，现有的疏水或空气稳定的离子凝胶几乎不具有良好的机械性能或光学透明性或极高的温度稳定性。

鉴于此，西安交通大学理学院丁书江教授团队航天学院和卢同庆教授团队合作，采用水不溶性的离子液体和疏水性的聚合物网络，设计制备了一种疏水的离子凝胶体系。其具有独特的疏水性，对湿度不敏感，工作温度范围宽（超过100°C且覆盖我们日常生活温度的范围），高的离子电导率（10^-3~10^-5S / cm），出色的可拉伸性和高透明性，具有绝佳的综合性能，可以作为离子器件的理想候选材料。

该工作以题目为“Highly Stretchable and Transparent Ionic Conductor with Novel Hydrophobicity and Extreme Temperature Tolerance”发表在《Research》上。《Research》是由中国科协与美国科学促进会合办的国际化高水平综合性大型科技期刊，是《Science》自1880年创建以来第一本对外合作的期刊，主要报道国内外科学家在人工智能与信息科学、生物学与生命科学、能源研究、环境科学、新兴材料研究、机械科学与工程、微纳米科学、机器人与先进制造、技术研究和应用9个交叉学科领域的最新高水平突破性原创科研成果，以及在解决重大科学问题、建设重大科学工程中所取得成就的系列学术文章。

【图文讲解】

一、材料设计

（a）离子凝胶前体的分子结构。离子液体（IL，[BMMIm] [TFSI]），聚合物单体EA，交联剂PEGDA。 （b）试管实验的照片，展示了EA和IL的疏水性，以及EA和IL的相容性。 （c）用IL，EA和水制成的有色分层鸡尾酒。 （d），（e）拉伸的疏水离子凝胶的照片，显示出材料优异的透明性和拉伸性。

二、基础性能

不同聚合物含量的离子凝胶的性能。20％，40％，60％和80％代表样品的聚合物含量。（a）离子凝胶的应力-应变曲线。 （b）离子凝胶在可见光范围内的透射率与波长的关系曲线，测试样品厚度为1毫米。（c）具有不同聚合物含量的离子凝胶的离子电导率。 （d）扫描速度为1 mV / s的离子凝胶的线性扫描伏安法（LSV）曲线。所有离子凝胶均显示出超过3.5 V的高分解电压。（e）离子凝胶的差示扫描量热法（DSC）曲线。DSC吸热曲线向上。曲线表明它们具有非常低的玻璃化转变温度（Tg），表明其低温耐受性。 （f）离子凝胶的热重曲线，显示分解温度超过300℃，表明具有极高的热稳定性。

三、离子凝胶的特性（40%聚合物含量）。

（a）变温下阻抗（| Z |）与频率的关系曲线。 （b）变温下电容与频率的关系曲线图。 （c）离子凝胶在不同温度下的电导率。 （d）在水中储存的离子凝胶的重量保持率对时间的曲线图，证明了其耐水性。在整个测试期间，其重量几乎没有变化，并且离子凝胶保持其原始形状。

（e）在不同的相对湿度（RH）下存储的几种离子导体的重量保持率与时间的关系图，表明了离子凝胶的湿度稳定性。测试温度为25℃。蓝色区域代表RH = 85％，黄色区域代表RH = 40％。 （f）在40％RH下存放24小时之前（上）和之后的离子导体的照片。 （g）在85％RH下存放24小时之前（上）和之后的离子导体的照片。 （h）在60℃加热2小时之前（上）和之后的几种离子导体的照片。 （i）在-20℃下储存之前（上）和之后的离子导体的照片。

四、几种离子导体的性能比较。

五、基于离子凝胶的几种离子器件。

（a）基于离子凝胶的电容式压力传感器示意图。（b）实物照片。 （c）不同压力刺激下电容变化与时间的关系曲线。（d）基于离子凝胶的柔性LED器件片。 （e）离子凝胶电致发光器件的照片，原件（左），在空气中存放1个月后（右）。 （f）基于水凝胶的电致发光器件的照片（在空气中储存1天后）。 （g）离子凝胶电缆在水环境中处于不同温度下。