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作者及机构信息
该研究由Zhi-Xiong Fei、Ji Lan、Jingrui Sun、Chenxiao Yin及通讯作者Ling-Ying Shi共同完成，研究团队来自四川大学高分子科学与工程学院、高分子材料工程国家重点实验室等单位。研究成果发表于Elsevier旗下期刊《Polymer》第284卷（2023年），文章编号126304，于2023年8月28日在线发表。

学术背景与研究目标
柔性离子导体（flexible ionic conductors）因其优异的机械性能、稳定性和导电性，在智能设备（如柔性显示器、人造皮肤、可穿戴传感器）中具有重要应用潜力。然而，传统离子导体如离子水凝胶（ionic hydrogels）易失水，而离子液体基离子凝胶（ionogels）存在泄漏和生物毒性问题。因此，开发兼具高导电性、生物相容性和机械稳定性的新型离子导体成为研究重点。

本研究提出了一种基于可聚合低共熔溶剂（polymerizable deep eutectic solvent, PDES）的离子导体制备方法，通过引入羟乙基纤维素（hydroxyethyl cellulose, HEC）增强其机械性能。研究目标包括：(1) 合成以阳离子氢键受体（hydrogen bond acceptor, HBA）为可聚合单元的PDES；(2) 通过一步光聚合法制备HEC增强的离子导体；(3) 评估其力学性能、热稳定性及导电性；(4) 探索其在应变传感器和温度传感器中的应用潜力。

研究流程与方法
1. 单体合成与PDES制备
- 以(2-二甲氨基乙基)甲基丙烯酸酯（DMAEMA）和2-溴乙醇为原料，通过季铵化反应合成甲基丙烯酰氧乙基-2-胆碱溴化物（CHBrMA）单体，产率80%。通过核磁共振氢谱（¹H NMR）验证其结构。
- 将CHBrMA（HBA）与甘油（glycerol, Gly，HBD）按1:2摩尔比混合，加入抑制剂对甲氧基苯酚（MEHQ），在90℃下搅拌1小时形成均相透明的PDES。

1. 离子导体制备

   • 将PDES与不同比例的HEC（0%、4%、8%、12% wt%）及光引发剂1173混合，注入模具后通过365 nm紫外光引发聚合，得到纯PDES（P-H0）和HEC增强的离子导体（P-H1至P-H3）。
     
   • 通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）确认聚合反应完成（C=C键特征峰消失），并分析氢键相互作用（羟基峰红移）。
     

2. 性能表征

   • 力学性能：通过拉伸测试评估弹性模量、断裂强度和断裂伸长率。结果显示，HEC的加入显著提升力学强度（P-H3的断裂强度从82 kPa增至325.1 kPa），同时保持高延展性（伸长率303%）。
     
   • 热稳定性：热重分析（TGA）表明离子导体的初始分解温度超过200℃，优于纯PDES（170℃）。60℃干燥环境下质量损失%，证明其低挥发性。
     
   • 电化学性能：电化学阻抗谱（EIS）测得室温电导率为2.31×10⁻² S/m，线性扫描伏安法（LSV）显示其稳定工作电压窗口为0–2.7 V。
     

3. 应用验证

   • 应变传感器：将P-H3制成传感器，检测手指弯曲运动，其灵敏度（GF）为1.13（应变范围0–200%），响应稳定且可重复。
     
   • 温度传感器：通过监测电流变化实时反映环境温度波动，证明其在温度传感中的潜力。
     

主要结果与逻辑关系
1. PDES的成功合成（氢键相互作用）为后续光聚合提供了可调控的单体体系。
2. HEC的引入通过物理交联网络（氢键和静电相互作用）增强力学性能，同时因相分离导致透光率下降（P-H3透光率40%）。
3. 高电导率（10⁻² S/m量级）和宽电化学窗口支持其在传感器中的应用，而热稳定性（>200℃）和低挥发性确保其长期可靠性。

结论与价值
该研究通过PDES与HEC的协同作用，开发了一种兼具高机械强度、热稳定性和导电性的柔性离子导体。其科学价值在于：(1) 提出以阳离子HBA为可聚合单元的新型PDES设计策略；(2) 揭示了HEC增强双网络结构的机制（氢键与静电相互作用）。应用价值体现在：(1) 为多功能传感器（应变、温度、湿度）提供材料基础；(2) 通过绿色制备工艺（光聚合）推动可持续电子器件发展。

研究亮点
1. 创新性材料设计：首次报道以胆碱类阳离子HBA为可聚合单元的PDES，拓展了低共熔溶剂在柔性电子领域的应用。
2. 性能平衡：通过HEC调控力学与电学性能，解决了传统离子导体强度与延展性难以兼顾的问题。
3. 多功能集成：单一材料同时实现应变与温度传感，且具备长期环境稳定性（低挥发性、耐穿刺）。

其他有价值内容
- 研究中发现离子导体在湿度60%环境下可吸收10%水分，暗示其在湿度传感中的潜在应用。
- 补充实验数据（如循环拉伸测试）证明物理交联网络的可逆性（能量耗散12 kJ/m³），为自修复材料设计提供参考。

（注：全文约1800字，涵盖研究全流程与核心发现，符合学术报告规范。）