柔性、柔軟的水凝膠材料被用於各種令人眼花繚亂的應用，從柔軟的隱形眼鏡到果凍。但它們都具有共同的結構：浸泡在水中的聚合物鏈纏結網路。現在，研究人員開發出了一種水凝膠同類物，它更堅韌，可能用途更廣泛，包括更持久的電池。認識一下新型離子凝膠。
離子凝膠聚合物不是用水浸泡，而是用離子液體浸泡。這種液體由帶正電和帶負電的離子組成——就像食鹽的成分一樣。但離子液體在室溫下不會組裝成結晶固體。然而，離子之間的強鍵確保了液體不會像水一樣蒸發。部分由於離子的粘附力，浸泡在離子液體中的聚合物可能比水凝膠更堅韌。
北卡羅來納州立大學的化學工程師邁克爾·迪基和他的同事們設計了一種新方法，用於製造具有他描述為“一流”機械效能的離子凝膠。它們比軟骨或天然橡膠更難斷裂，同時保持柔軟和可拉伸。（迪基說，其中一種離子凝膠可以拉伸到其長度的七倍——是橡皮筋的兩倍多。）像其他離子凝膠一樣，他的團隊的新型離子凝膠可以導電，並在溫度變化的情況下保持穩定。如果施加熱量，它們可以自愈切口或撕裂。這種新材料在最近發表於《自然·材料》雜誌上的一項研究中有所描述。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
“這些透明的離子凝膠具有非常堅韌的機械效能，並且因其易於製備而與眾不同，”麻省理工學院的機械工程師趙軒和說，他審閱了這項研究，但沒有直接參與這項工作。其他研究人員也開發了自己的離子凝膠，但製造它們通常涉及多個步驟或複雜的化學過程。使用新的配方，迪基和他的同事們只是將離子液體與兩種不同型別聚合物的構建單元（稱為單體）混合，然後他們將光照射到液體上，以觸發單體連線成聚合物鏈。“在這種情況下，一加一等於100，”迪基說。“你採用這兩種材料，它們本身是[常見的]，但然後你把它們放在這個新的環境中，你就會得到非常堅韌的東西。”
易於製造的離子凝膠可能有很多應用。它們的韌性和可拉伸性使它們成為緩衝材料的良好候選材料，可用於防止車禍或爆炸。當暴露在光線下時，它們會凝固，因此離子凝膠配方可用於3D列印不易破碎的物體。而且由於它們的離子可以攜帶電荷，因此這種凝膠可用於可充電電池，研究人員表示，與目前使用的液體電解質相比，它們更能抵抗降解。
迪基說，這些只是一些可能性。“當你擁有一種如此容易製造且具有如此優異效能的材料時，”他補充說，“它註定會找到甚至可能超出我個人想象的應用。”