类型a：学术研究报告

一、研究团队与发表信息
本研究由Ruiming Liu、Xiaosen Pan、Zijun Xu、Lin Cheng、Dongsheng Ma、Lulu Cai*、Xiao-gen Xiong、Liyu Zheng及Qin Yue*共同完成，主要作者来自电子科技大学（University of Electronic Science and Technology of China）基础与前沿科学研究所、四川人民医院个性化药物治疗四川省重点实验室，以及西安交通大学生命科学与技术学院生物医学信息工程教育部重点实验室等机构。研究成果发表于《Advanced Functional Materials》期刊，2025年在线发表，DOI: 10.1002/adfm.202512794。

二、学术背景与研究目标
本研究属于柔性电子与可持续材料交叉领域。传统聚合物弹性体（如苯乙烯嵌段共聚物）虽具有优异的机械性能，但难以回收和降解，且动态键（如氢键）的单一响应机制限制了其传感性能。硫辛酸（thioctic acid, TA）因其可逆二硫键聚合特性成为可持续自修复材料的候选，但纯聚硫辛酸（PTA）存在回弹性差、导电性低的问题。本研究旨在通过分子结构设计，合成兼具超拉伸性、高回弹性、电稳定性及自修复能力的可回收聚硫辛酸基弹性体，并探索其在电子皮肤、运动监测等领域的应用。

三、研究流程与方法
1. 材料设计与合成
- 单体改性：将硫辛酸（TA）重复单元通过阳离子链修饰，合成阳离子硫辛酸（TAB，化学式C₁₅H₂₅N₂O₂S₂Br）。
- 共聚反应：将TA与TAB共聚，生成聚(TA-co-TAB)弹性体。通过拉曼光谱（Raman）和红外光谱（ATR-FTIR）验证二硫键线性化及静电相互作用增强（图1b-c）。
- 结构表征：采用凝胶渗透色谱（GPC）测定分子量（Mn≈5.2567×10⁴ g/mol），元素分析确认硫（46%）和氮（0.9%）含量，SEM和AFM显示材料表面均匀致密（图1i-j）。

1. 力学与电学性能测试

   • 机械性能：通过调节TA与TAB质量比（7:1至15:1），弹性体的拉伸率可调（360%-1700%），杨氏模量最高达310 kPa（图2a）。循环拉伸测试显示，100%应变下500次循环后应力保持率>67%（图2d）。
     
   • 自修复能力：利用动态二硫键和静电相互作用，材料在室温空气中30分钟或水下60分钟即可实现断裂修复，修复后拉伸应变恢复94.5%（图2f-g）。
     

2. 传感性能评估

   • 灵敏度：聚(TA-co-TAB)的应变灵敏度（GF）分三阶段：0-100%应变时GF=2.04，100-300%时为3.55，300-400%时达16.27（图3a）。
     
   • 稳定性：在100%应变下1500次循环中电阻响应无漂移（图3f），响应/恢复时间仅117/110毫秒（图3c）。
     

3. 应用验证

   • 人体运动监测：传感器可精确检测关节弯曲（如手指、膝盖）及脉搏信号（图4）。
     
   • 人机交互：通过蓝牙传输手势信号控制机械臂动作（图5）。
     

4. 闭环回收：材料在0.5 M NaOH溶液中完全解聚，单体回收率82.19%，再聚合后性能与原始材料相当（图6a-g）。

四、主要结果与逻辑关联
1. 结构-性能关系：TAB的引入通过静电相互作用增强网络稳定性，同时抑制离子迁移，解决传统离子凝胶信号漂移问题（图3g对比PTA/[bmim][Br]）。
2. 动态键协同效应：二硫键与氢键的协同作用实现快速自修复（96毫秒响应）和高回弹性（图2e-h）。
3. 环境可持续性：碱性溶解-酸提取工艺实现闭环回收，凸显绿色材料设计理念（图6h）。

五、研究结论与价值
本研究首次报道了基于聚硫辛酸的可回收超拉伸弹性体，其核心创新在于：
- 科学价值：提出“阳离子滑动效应”机制，通过固定化阳离子增强电稳定性，为动态键材料设计提供新思路。
- 应用价值：材料兼具高灵敏度（GF=16.27）、快速响应（<120毫秒）和循环稳定性（>1500次），适用于可穿戴设备及人机交互界面。

六、研究亮点
1. 方法创新：开发TA/TAB共聚策略，突破PTA材料回弹性与导电性瓶颈。
2. 性能突破：拉伸率（1700%）与灵敏度（GF=16.27）优于多数已报道凝胶传感器（图3b对比文献数据）。
3. 可持续性：闭环回收工艺单体回收率>82%，显著高于传统聚合物。

七、其他价值
该材料在极端环境（80°C）下仍保持稳定传感性能（图S31），且水下自修复能力扩展了其在生物医学中的应用场景（图2hii）。