可编程智能材料因其能够响应外部刺激（如机械力、电场、温度）而改变自身状态，引起了广泛关注。然而，目前大多数力学可编程材料难以平衡高力学性能和可变刚度特性，极大地限制了其在传感器件和软体机器人等领域的广泛应用。
针对这一挑战，中国科学院大学未来技术学院赵紫光副教授研究团队成功制备出了一种兼具高力学性能与宽跨度可变刚度特性的双连续离电凝胶材料。研究人员通过采用异质界面聚合策略，诱导体系形成相分离，进而构建一种具有双连续异质结构的异质凝胶材料，其中类玻璃体（vitrimer）聚合物网络作为可变刚度的连续相；离子液体凝胶作为离子传导相。基于双连续异质网络的协同作用，此材料不仅展现出高机械强度（弹性模量高达116 MPa），还具备高应变性能（> 1000%）和宽跨度可变刚度特性（刚度切换比> 5×103）。此外，材料的离子液体相具有界面催化功能，有助于加速vitrimer相的动态共价键重排，进而赋予了材料优异的形状可编程能力。更重要的是，作为一种新颖的离电材料，这种双连续异质凝胶展现了可变刚度门控特性，实现了双向离子压阻传感功能（集成正/负压阻），与现有单向压阻材料相比，可极大提升传感器的复杂触觉感知能力。该团队利用双连续离电凝胶材料组装了触觉传感器阵列。该设计策略有助于加深人们对智能门控离电材料的理解，为新一代离子传输器件提供了新思路。
该论文以" Bicontinuous vitrimer heterogels with wide-span switchable stiffness-gated iontronic coordination"为题发表于最新一期《Science Advances》上。该工作得到了国家自然科学基金委的大力支持。
图1 双连续离电凝胶材料的设计和结构表征
图2 高机械性能和宽跨度可切换刚度特性
图3 可变刚度门控特性与双向离子压阻传感功能
