柔性可穿戴电子技术的快速发展，对软电子材料提出了兼具超高拉伸性、高韧性与稳定电学功能的严苛要求。现有水凝胶存在水分蒸发、低温冻结等缺陷；离子凝胶虽环境耐受性优异，但多数体系机械强度不足；聚离子液体（PIL）凝胶存在明显的拉伸性-韧性权衡困境，且溶剂筛选缺乏理性指导。针对上述瓶颈，本研究采用"分子动力学模拟辅助溶剂筛选结合实验优化"的理性设计策略，将动态静电交联网络与导电增强框架一体化构筑为溶剂增韧PIL凝胶体系，实现了超高拉伸、高韧耐久与智能健康监测的功能融合。
近日，我院白永康副教授在国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》（SCI一区top，IF=12.5）发表题为"Solvent-toughened ultra-stretchable poly(ionic liquid) gels for multifunctional wearable bioelectronics"的文章。研究团队通过溶解度参数、自由体积分数、静电势分布及结合能等多维度描述符系统评估候选离子液体，成功筛选出1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸盐（[EMIM][ES]）为最优功能溶剂，并引入PEDOT:PSS构建导电增强框架，制备了PAE₂₀P₀.₇₅凝胶材料。
研究表明，[EMIM][ES]通过动态静电交联与氢键协同作用建立多重能量耗散途径，赋予材料20,287.2%的断裂应变、33.2 MJ m⁻³的韧性及1210.43 J m⁻²的疲劳阈值，同时保持0.36 S m⁻¹的稳定电导率。该凝胶展现出优异的自修复能力（24小时断裂应变恢复率76%）、抗冻稳定性（-20°C下保持柔性）及长期环境耐久性（60天性能无衰减），克服了水凝胶易失水、易冻结的固有缺陷。基于该材料构建了多功能生物电子平台：心电图（ECG）信噪比达26.87 dB，优于商用Ag/AgCl电极；肌电图（EMG）信噪比28.61 dB，可精准识别手势；脑电图（EEG）可区分不同脑状态。应变传感器在0–2000%超宽范围内高灵敏检测（GF=3.78），响应时间263 ms。基于凝胶的摩擦纳米发电机实现1.51 W m⁻²功率密度及6000次循环稳定输出。在系统级应用层面，团队开发了自供能智能睡眠呼吸监测系统：枕头嵌入三个TENG检测睡姿，腹部贴附TENG监测呼吸，结合1D CNN智能分类，睡眠状态识别准确率达100%，为睡眠呼吸暂停综合征早期筛查提供非侵入式解决方案。此外，多模态温度-力传感系统实现了-1.69% °C⁻¹的高热敏系数，可应用于特殊人群的辅助热防护与智能抓取预警。
该文章通讯作者为我校樊威教授、白永康副教授及桂林理工大学李裕琪教授，188改名taptap为第一通讯单位。研究得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、广西重点研发计划等项目资助。
原文文献链接：
Solvent-toughened ultra-stretchable poly(ionic liquid) gels for multifunctional wearable bioelectronics. Y. Bai, X. Liang, D. Wen, Z. Chen, C. Zhang, Z. Hu, W. Fan, Y. Li. Chemical Engineering Journal, 2026, 544, 179230.
https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.179230
（撰稿：白永康 审核：刘斌）
