柔性、柔软的水凝胶材料被用于各种令人眼花缭乱的应用，从柔软的隐形眼镜到果冻。但它们都具有共同的结构：浸泡在水中的聚合物链缠结网络。现在，研究人员开发出了一种水凝胶同类物，它更坚韧，可能用途更广泛，包括更持久的电池。认识一下新型离子凝胶。
离子凝胶聚合物不是用水浸泡，而是用离子液体浸泡。这种液体由带正电和带负电的离子组成——就像食盐的成分一样。但离子液体在室温下不会组装成结晶固体。然而，离子之间的强键确保了液体不会像水一样蒸发。部分由于离子的粘附力，浸泡在离子液体中的聚合物可能比水凝胶更坚韧。
北卡罗来纳州立大学的化学工程师迈克尔·迪基和他的同事们设计了一种新方法，用于制造具有他描述为“一流”机械性能的离子凝胶。它们比软骨或天然橡胶更难断裂，同时保持柔软和可拉伸。（迪基说，其中一种离子凝胶可以拉伸到其长度的七倍——是橡皮筋的两倍多。）像其他离子凝胶一样，他的团队的新型离子凝胶可以导电，并在温度变化的情况下保持稳定。如果施加热量，它们可以自愈切口或撕裂。这种新材料在最近发表于《自然·材料》杂志上的一项研究中有所描述。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
“这些透明的离子凝胶具有非常坚韧的机械性能，并且因其易于制备而与众不同，”麻省理工学院的机械工程师赵轩和说，他审阅了这项研究，但没有直接参与这项工作。其他研究人员也开发了自己的离子凝胶，但制造它们通常涉及多个步骤或复杂的化学过程。使用新的配方，迪基和他的同事们只是将离子液体与两种不同类型聚合物的构建单元（称为单体）混合，然后他们将光照射到液体上，以触发单体连接成聚合物链。“在这种情况下，一加一等于100，”迪基说。“你采用这两种材料，它们本身是[常见的]，但然后你把它们放在这个新的环境中，你就会得到非常坚韧的东西。”
易于制造的离子凝胶可能有很多应用。它们的韧性和可拉伸性使它们成为缓冲材料的良好候选材料，可用于防止车祸或爆炸。当暴露在光线下时，它们会凝固，因此离子凝胶配方可用于3D打印不易破碎的物体。而且由于它们的离子可以携带电荷，因此这种凝胶可用于可充电电池，研究人员表示，与目前使用的液体电解质相比，它们更能抵抗降解。
迪基说，这些只是一些可能性。“当你拥有一种如此容易制造且具有如此优异性能的材料时，”他补充说，“它注定会找到甚至可能超出我个人想象的应用。”