方楠 |「前沿技术」美国研发出由无液体离子弹性体制造的可拉伸器件

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美国马萨诸塞大学的研究人员用无液体离子弹性体材料制成新型二极管，克服了可拉伸器件稳定性不足的问题。

软离子导体以离子作为传感信号载体，可用于制造可拉伸器件，但这些器件往往存在电解质溶液泄漏和蒸发问题，且完全依赖法拉第电化学过程，导致信号响应速度有限、持续操作过程复杂。为此，研究人员分别以1-乙基-3-甲基咪唑（3-磺丙基）丙烯酸酯和1-[2-丙烯酰氧乙基]-3-丁基咪唑双（三氟甲烷）磺酰亚胺为原料，聚合后制备出不含液体的聚阴离子和聚阳离子弹性体，两者在界面处形成离子双层，并构成聚阳离子/聚阴离子异质结；在两种离子弹性体中分别嵌入碳纳米管电极，制成可拉伸固态离子二极管。研究发现：阴离子或阳离子固定在弹性体网络上，而其他互补离子可以移动，即两种弹性体可充当p型和n型半导体；可移动离子扩散形成类似半导体p-n结耗尽层的区域，由此产生的扩散电流会被离子弹性体聚电解质链上固定电荷产生的漂移电流抵消，并在两种离子凝胶之间产生强烈的静电粘附，强度达到400±24J/m²。这两种离子弹性体之间为非法拉第电流传导，离子双层能在不发生电化学反应的情况下控制离子电流。

这种离子弹性体可用于制造高性能离子器件和离子逻辑电路，还有望实现可重构离子电路的离子调制和生物分子的数字化控制。

（蓝海星：方楠）