本综述聚焦力学耐受可拉伸离子导体的设计策略，针对这类材料因固有柔性导致的断裂、撕裂、疲劳等力学损伤，以及热、冻、溶胀等环境引发的性能劣化问题，系统梳理了自修复、应变硬化、抗疲劳、自顺服、热致硬化、阻尼、抗溶胀、抗冻等八大核心解决方案。论文重点突出仿生异质网络设计对平衡材料柔性与力学耐受性的关键作用，揭示了凝聚态结构调控对提升材料抗损伤能力的重要性，为新一代耐用柔性器件的研发提供了理论与技术支撑。

背景介绍

柔软的离子导体，为何总“弱不禁风”？

当微风拂过脸颊，皮肤的力学感受器能迅速产生离子电信号，让我们感知外界变化——这一生物特性，启发了可拉伸离子导体的研发。这类材料以离子为信号传输介质，兼具柔性和拉伸性，能与人体皮肤、柔性基底完美贴合，是人机交互、软体机器人等领域的核心材料，还可应用于离子热电、人工肌肉、柔性储能等诸多场景。

但看似“适配”的可拉伸离子导体，却有个致命短板：固有柔性让它极易受损。无论是拉伸、剪切带来的整体断裂，切割、撕裂造成的局部损伤，还是高温、冷冻、溶胀引发的性能衰退，都可能导致材料结构失效，严重限制了其实际应用。与之相反，生物组织如皮肤、肌肉却能在保持柔性的同时实现抗损伤甚至自修复，这成为材料研发的重要灵感来源。

研究成果

八大策略，给离子导体穿上“防护衣”

为解决可拉伸离子导体的力学损伤难题，本研究梳理了近年来的核心设计策略，针对性攻克八种典型损伤问题（图1）。

图1：力学耐受可拉伸离子导体的仿生设计

1. 自修复设计：利用氢键、离子-偶极等动态物理相互作用，让材料在室温甚至水下实现切割损伤的自主修复，比如含氟离子凝胶可在水下3小时完成愈合，且性能几乎无损失（图2）。

图2：自修复离子导体的设计

2. 应变硬化设计：模仿人体皮肤的应变硬化特性，通过双网络结构让材料拉伸时模量显著提升，最高可实现24倍模量增长，避免拉伸断裂（图3）。

3. 抗疲劳设计：引入纳米纤维骨架、互穿网络结构等，使材料耐受万次以上拉伸循环无明显裂纹扩展，疲劳阈值甚至超过人体肌肉组织（图4）。

此外，该论文还提出了自顺服、热致硬化、阻尼、抗溶胀、抗冻等设计思路，从界面适配、温度耐受、振动防护、环境稳定性等维度，全方位提升材料的力学耐受能力。其中，仿生多级结构设计是核心突破，通过构建粘弹性聚合物的异质网络，巧妙平衡了材料“柔软”与“力学耐受”的性能矛盾。

未来方向

从“力学耐受”到“多功能”的进阶

目前，力学耐受可拉伸离子导体的研究已从单一损伤防护向多性能集成迈进。未来，研发重点将集中在三个方面：一是攻克高速冲击、化学腐蚀等更为复杂的损伤场景；二是实现单一材料集成多种抗损伤能力，模拟生物组织的多功能性；三是同步调控材料的力学性能与电学性能，让离子导体不仅“耐用”，还能根据需求实现电学响应的精准调控。这一方向将推动柔性电子器件向更可靠、更智能的方向发展。

引用本文

Qinqing Du, Peiyi Wu, Shengtong Sun. Damage-tolerant stretchable ionic conductors. Fundamental Research. 5(6) (2025) 2850-2861.

原文链接（复制到浏览器中查看）：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824002164

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