顆粒在線訊：離子電子學(xué)是將凝膠離子導(dǎo)體和電子電路耦合的新興設(shè)備，作為具有多功能的可拉伸替代品顯示出巨大的潛力，可以替代傳統(tǒng)的剛性設(shè)備，范圍從能量收集到傳感、顯示和驅(qū)動(dòng)。然而，目前的水凝膠離子電子學(xué)的性能仍然不盡如人意：i）在高交流頻率（> 1000 Hz）下，離子電導(dǎo)率占主導(dǎo)地位，但相當(dāng)?shù)?，并且隨著溫度的降低而進(jìn)一步急劇下降；ii) 在低頻 (< 1000 Hz) 下，電極/水凝膠界面的不穩(wěn)定和高阻抗占主導(dǎo)地位，但以前被忽視了。

為了解決這些問題，該文提出了一種系統(tǒng)策略，即采用高離子導(dǎo)電抗凍水凝膠和具有高雙電層電容的電子導(dǎo)電多孔聚合物薄膜作為連接水凝膠和金屬引線的電極。該水凝膠具有超高導(dǎo)電性，同時(shí)透明、可拉伸，并且易于通過一步光凝膠化制備。同時(shí)，導(dǎo)電聚合物電極實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、低的界面阻抗和更高的電壓耐受性，使離子電子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的保真度比使用金電極高得多。該策略可用于構(gòu)建各種用于廣泛應(yīng)用的離子電子學(xué)，包括摩擦納米發(fā)電機(jī)、觸摸面板、顯示器、軟機(jī)器人和具有廣泛工作頻率和溫度范圍的多功能電子設(shè)備。

圖1 a) 防凍電離電子學(xué)原理圖。b) 水凝膠離子電子學(xué)的簡化等效電路。c) 防凍、導(dǎo)電、透明和可拉伸的 PAAm/H2SO4 水凝膠的數(shù)碼照片，用手拉伸原始長度的三倍，在寒冷天氣下保持解凍和可拉伸。d) PEDOT:PSS 電極的數(shù)碼照片顯示其良好的柔韌性。

圖2 PAAm/H2SO4 水凝膠的物理特性。

圖3 電離電子學(xué)的電學(xué)特性

圖4 觸控面板的性能。

相關(guān)論文以題為Hydrogel Ionotronics with Ultra-Low Impedance and High Signal Fidelity across Broad Frequency and Temperature Ranges發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。通訊作者是加州大學(xué)洛杉磯分校賀曦敏教授。