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  導電聚合物水凝膠憑借柔軟、可拉伸且具導電性的特點，在柔性電子、人工皮膚、軟體機器人等領域展現出重要應用前景。然而，傳統導電聚合物水凝膠普遍存在兩個關鍵短板：一方面，多數體系的拉伸強度和剛度偏低，難以在復雜應力環境下承載較大載荷；另一方面，高含水網絡在低溫下易結冰、在高溫及干燥環境中又容易失水開裂，力學與電學性能迅速衰減，環境耐受性嚴重不足。此外，傳統的導電聚合物（如聚吡咯、聚苯胺、PEDOT等）本身剛性大且疏水，在水相中溶解性差、往往需要在強酸環境下原位聚合，不僅不利于構建致密穩定的高分子網絡，也會削弱材料的生物相容性與綜合力學性能。如何在溫和條件下同時實現高強度、高韌性、高導電性和寬溫區穩定性，是導電聚合物水凝膠走向工程應用的核心難題。

  基于此，燕山大學焦體峰教授、秦志輝副教授團隊，在DMSO/H₂O二元溶劑中利用Fe₂(SO₄)₃同時作為“鹽析”離子和氧化劑，對導電聚合物前驅體進行處理，同時實現聚合物網絡交聯結構的增強和導電聚合物網絡的形成，從而構筑兼具高機械性能、良好導電性以及極端環境耐受性的導電聚合物有機水凝膠。

  2025年12月9日，相關成果以“Highly Robust and Environment-Tolerant Conducting Polymer Organohydrogels through the Synergy of Salting-Out Effect and In Situ Polymerization”為題，發表在Macromolecules上。

  該工作中，選擇對鹽析效應和共溶劑效應均高度敏感的聚乙烯醇（PVA）作為聚合物網絡基質，并采用吡咯（Py）單體合成貫穿網絡的導電聚吡咯（PPy）。DMSO/H₂O二元溶劑同時也是Py單體氧化聚合的優良反應介質。所得有機水凝膠展現出優異的綜合力學性能：拉伸斷裂強度達到7.93 MPa，拉伸斷裂應變為582.34%，彈性模量為3.32 MPa，韌性高達22.64 MJ·m^-3。同時，該材料的室溫電導率約為0.37 S·m?1，在?45～65 ℃的寬溫度范圍內仍可保持優異的力學與導電性能，并可在多種劇烈機械破壞工況下用作可穿戴應變/壓力傳感器，實現人體運動監測和跌倒報警等功能應用。

  值得一提的是，該SOIP策略能夠成功拓展到明膠和聚丙烯酰胺–瓊脂等其他鹽析敏感聚合物體系，顯示了其在構筑多種高強耐環境導電聚合物有機水凝膠方面的通用性，為面向復雜環境的柔性電子器件、可穿戴傳感和軟體機器人等領域提供了一條兼具材料創新和結構設計的有效途徑。

圖1. 通過鹽析效應與原位聚合（SOIP）協同策略制備PVA_DH/PPy-Fe?OHs的過程示意圖。

圖2. PVA_DH/PPy-Fe?OHs的力學演示及結構表征

圖3. PVA_DH/PPy-Fe?OHs的力學性能與導電性能。

圖4. PVA_DH/PPy-Fe?OHs在極端溫度下的耐受行為與傳感性能。

圖5. 可穿戴傳感器及其傳感耐久性。

圖6. SOIP策略在不同鹽析敏感聚合物組合中的通用性。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.5c01862