聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）凝胶可响应温度刺激表现出体积和亲水性的改变，在柔性致动器、柔性传感器和储能管理领域引起了广泛关注。然而，传统的PNIPAM凝胶由于弱的分子链间相互作用以及必要的共价交联，表现出低的械性能和不理想的自恢复能力。
日前，华南理工大学严玉蓉教授团队发展了一种水/离子液体（H2O/IL）二元溶剂，利用H2O/IL二元溶剂可制备完全物理交联的PNIPAM离子凝胶。该PNIPAM离子凝胶具有优异的机械性能和温度管理的粘附特性。相关工作以题为“Fully Physically Crosslinked PNIPAM Ionogels with High Mechanical Properties and Temperature-Managed Adhesion Achieved by H2O/Ionic Liquid Binary Solvents”发表在《Advanced Functional Materials》上。华南理工大学材料科学与工程学院硕士生许斯佳和博士生伍绍吉为共同第一作者，华南理工大学材料科学与工程学院严玉蓉教授、广州检验检测认证集团有限公司的广东省药监局医用纺织防护产品质量研究与评价重点实验室朱锐钿正高级工程师为共同通讯作者。H2O/IL二元溶剂能提供额外的氢键和疏水相互作用，并显著提高NIPAM的溶解度（高达60 wt.%，而NIPAM在水中溶解度< 30 wt.%）。H2O/IL二元溶剂与NIPAM的良好相容性使得透明的PNIPAM离子凝胶可通过简单的一锅法原位聚合而成。此外，该H2O/IL二元溶剂调节策略具有一定通用性，具有相似结构的ILs也可用于构建高性能的PNIPAM离子凝胶。图1 H2O/IL二元溶剂调节非共价相互作用成功制备高性能PNIPAM离子凝胶通过调节聚合物与IL含量，PNIPAM离子凝胶的拉伸应力可从0.35 MPa增加到2.86 MPa，优于目前报道的PNIPAM基凝胶。同时，PNIPAM离子凝胶的低临界溶解温度（LCST）也可通过调节IL含量实现宽泛调控。图2 H2O/IL二元溶剂调节PNIPAM离子凝胶的机械性能和LCST探究了PNIPAM离子凝胶的能量耗散机制，在低应变下PNIPAM离子凝胶的主要通过非共价相互作用耗散能量。非共价键的动态可逆特性使得PNIPAM离子凝胶表现出快速自恢复能力。PNIPAM离子凝胶对塑料、玻璃、泡沫、钢铁和纸等材料均具有良好的粘附能力，粘附强度随着IL含量增加而升高。此外，PNIPAM离子凝胶的亲疏水转变能力使得其表现出温度管理的粘附/脱粘附特性。离子液体的引入赋予了PNIPAM离子凝胶导电能力，使其可作为柔性传感器实现应变和人体运动的检测。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202405965
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