韩国成均馆大学开发出可拉伸900%的低温水凝胶电解质

2026-06-05 15:56

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维度网讯，韩国成均馆大学（Sungkyunkwan University, SKKU）化学工程系开发出一种超可拉伸水凝胶电解质，该材料可拉伸至原长度的九倍，并在零下20摄氏度环境中保持完整功能。研究由柔性电子专家、教授Sungjune Park博士领导，团队采用液态金属颗粒构建了这种新型电解质。

麻省理工学院开发的一种可拉伸水凝胶。

可穿戴和生物集成电子设备的快速发展对柔性储能系统提出更高要求，这类系统需在弯曲、拉伸和恶劣环境条件下保持性能稳定。传统水凝胶电解质虽具备柔性和高离子电导率，但机械强度不足，且在低温下易冻结，限制了实际应用。

为解决上述挑战，研究团队使用液态金属颗粒（LMPs）作为聚合引发剂，通过超声处理将块状液态金属破碎为细颗粒，进而引发丙烯酰胺和丙烯酸的聚合反应，形成水凝胶。该方法无需加热、紫外线或其他外部刺激，简化了制造流程。研究人员还加入硬脂酰甲基丙烯酸酯（stearyl methacrylate, SMA），该疏水材料在聚合物链间形成可逆物理交联，可在应力下吸收能量并在应力消除后重新形成，从而提升水凝胶的耐久性和可拉伸性。

测试显示，该水凝胶在断裂前可拉伸至原长度的九倍，对应约900%的断裂伸长率。将水凝胶浸泡于氯化锂溶液后，水分子间的氢键受到抑制，防止了冻结，同时保持材料柔韧性。在零下20摄氏度条件下，该电解质仍维持离子电导率和机械性能。基于该材料构建的储能器件在45,000次充放电循环后，性能保留率达到98%。

Sungjune Park博士指出，这项工作为基于液态金属的水凝胶电解质提供了新的设计策略，并为在极端条件下运行的可穿戴电子设备和柔性储能系统搭建了可行平台。相关研究成果已发表于期刊《Nano-Micro Letters》。