通过在所有d元素金属Ni–Co–Mn–Ti Heusler化合物中掺入4d或5d过渡金属，实现了马氏体转变温度的空前提升

《Materials Today Chemistry》：Unprecedented enhancement of martensitic transformation temperature by doping 4 d or 5 d transition metals in all- d-metal Ni–Co–Mn–Ti Heusler compounds

导电水凝胶PBILM由PVA、硼砂、MXene纳米片和离子液体单体PSS复合而成，具有热响应性（20-60℃）、超拉伸性（>2000%）、自修复和快速降解（H2O2中62分钟）等特性，适用于智能穿戴传感器、信息加密和生物医学监测。

　　在现代科技不断发展的背景下，可穿戴设备和多功能材料正成为科研和工业领域的重要研究方向。这些材料需要具备一系列特殊性能，如热响应性、可拉伸性、自修复能力、强粘附性和可降解性，以满足日益增长的智能电子和环境友好型应用需求。然而，如何在单一系统中实现这些性能的完美结合仍然是一个重大挑战。为此，研究者们提出了一种创新的解决方案，即通过引入聚乙烯醇（PVA）、硼砂（borax）、MXene纳米片和一种离子液体单体——四丁基膦基苯磺酸盐（PSS）来构建一种具有多种功能的水凝胶。这种新型水凝胶被命名为PBILM（PVA–borax–ionic liquid–MXene），其独特的下临界溶解温度（LCST）型相变特性使得它能够在20至60°C的温度范围内表现出显著的热响应性。MXene的引入不仅提升了水凝胶的导电性能，还通过动态相互作用增强了其自修复效率，为开发高性能的柔性电子材料提供了新思路。

PBILM水凝胶具有多种引人注目的特性，包括快速凝胶化（仅需10秒）、出色的热响应性、极高的拉伸性（超过2000%）、强粘附性和可降解性。这些特性使得PBILM水凝胶在多种应用场景中展现出巨大的潜力，如检测各种外部刺激和人体运动，包括书写、摩尔斯电码信号和关节运动监测。此外，该水凝胶在过氧化氢（H?O?）溶液中可在62分钟内完全降解，在去离子水（DI water）中可在6小时内降解，而在磷酸盐缓冲液（PBS）中可在24小时内显著降解。这种高效的降解能力不仅保证了材料的环境友好性，还减少了电子废弃物对生态系统的潜在危害。

从材料科学的角度来看，PBILM水凝胶的设计思路体现了对多功能性与可持续性的高度重视。PVA是一种生物相容性和水溶性极佳的聚合物，广泛应用于水凝胶材料中，因为它能够提供良好的水保持能力和丰富的羟基。而硼砂作为一种非毒性和生物相容性的交联剂，能够通过可逆的二醇–硼酸酯键形成，使水凝胶具备自修复能力。MXene作为一种二维过渡金属碳化物和氮化物材料，因其出色的导电性、较大的比表面积以及丰富的官能团（如–OH、–F和–O）而成为一种理想的导电增强填料。这些官能团能够与PVA形成强氢键，促进连续导电网络的形成，从而显著提升水凝胶的导电性能。与此同时，离子液体PSS不仅赋予水凝胶热响应性，还通过其全离子特性提升了材料的可加工性。

为了进一步验证PBILM水凝胶的性能，研究人员进行了系统的实验分析。例如，通过拉剪测试评估了其在不同基材上的粘附性能，结果显示，随着MXene含量的增加，粘附强度显著提高。此外，利用流变学测试评估了水凝胶的机械性能，包括存储模量（G′）和损失模量（G″），这些测试揭示了PBILM水凝胶在不同温度条件下的可逆行为。PBILM水凝胶不仅在高温下表现出显著的拉伸性和自修复能力，还能在低温下保持结构稳定，从而展现出优异的热响应性。同时，研究人员还通过电化学工作站测量了水凝胶的导电性，并利用阿吉雷特多用电表记录了在不同温度下电阻的变化情况，进一步验证了其热响应性。

在实际应用方面，PBILM水凝胶被成功用于可穿戴传感器，能够实时监测人体运动，包括面部微表情、手腕弯曲、肘部弯曲、手指弯曲和行走等。这种传感器能够将细微的物理运动转化为对应的电信号变化，具有高度的敏感性和可重复性。同时，该水凝胶还展示了其在信息加密领域的潜力。通过控制温度变化，PBILM水凝胶能够实现信息的隐藏和显示，例如在20°C时保持透明状态，而在60°C时部分区域变得不透明，从而揭示隐藏的信息。这种特性为构建可变透明度的加密系统提供了可能，使得信息在特定条件下可被安全地传输和解密。

PBILM水凝胶的可降解性是其另一个重要优势。通过将其置于不同的水性环境中，研究人员观察到其在短时间内迅速降解。这种降解行为不仅有助于减少电子废弃物对环境的影响，还为水凝胶在农业载体和水处理等可持续应用中提供了可能。PBILM水凝胶的降解过程不仅限于物理断裂，还包括化学反应和氧化作用，使其在特定条件下能够分解为无害的生态友好型成分，如二氧化钛（TiO?）纳米颗粒。这一特性使得PBILM水凝胶成为一种环保型材料，具有广泛的应用前景。

此外，PBILM水凝胶在实际测试中表现出良好的重复使用性和稳定性。通过多次拉伸和释放测试，研究人员发现该水凝胶能够维持其结构完整性，并在长时间内保持稳定的导电性和机械性能。这种稳定性不仅提升了其在智能传感系统中的可靠性，还为其在可穿戴电子设备中的应用提供了支持。PBILM水凝胶的多功能性体现在其对多种外部刺激的响应能力上，包括温度变化、机械变形和化学环境的变化。这些响应能力使得该水凝胶能够被广泛应用于智能电子、生物医学工程和环境友好型技术领域。

从实验设计的角度来看，研究人员采用了多种先进的表征手段，如核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）等，以全面评估PBILM水凝胶的结构和性能。NMR和FTIR结果表明，PSS和MXene的引入成功地改变了PVA的分子结构，形成了具有动态相互作用的复合网络。SEM图像进一步揭示了PBILM水凝胶的三维多孔结构，这不仅有助于其优异的拉伸性和自修复性，还增强了其对水分子的吸附能力。EDS分析则显示，MXene在水凝胶中实现了均匀分布，为材料的多功能性提供了结构基础。

PBILM水凝胶的自修复能力是其在可穿戴设备中的重要优势之一。在实验中，研究人员通过将水凝胶切割后重新连接，并观察其在室温下的恢复情况，发现其能够在短时间内恢复原始结构。此外，通过构建一个简单的电路系统，研究人员验证了水凝胶在自修复过程中保持导电性的能力。当水凝胶被切断后，LED灯会熄灭，但当两部分重新接触后，LED灯能够重新点亮，这表明PBILM水凝胶不仅具备良好的自修复能力，还能够维持其导电性能。这种能力使得PBILM水凝胶成为一种理想的可重复使用的智能材料。

在环境适应性方面，PBILM水凝胶表现出良好的耐久性和稳定性。研究人员将水凝胶样品在4°C条件下储存30天，并发现其仍能保持较高的拉伸性和机械强度。这种长期稳定性表明，PBILM水凝胶不仅能够在高温下快速响应，还能够在低温下维持其结构完整性，从而拓展了其在不同环境下的应用可能性。此外，水凝胶在不同温度下的降解行为也得到了详细研究，显示其在高温下降解速度显著加快，而在低温下则相对缓慢。这种温度依赖的降解行为为水凝胶在不同应用场景中的调控提供了理论依据。

综上所述，PBILM水凝胶的开发为可穿戴电子设备和智能材料领域带来了新的可能性。它不仅具备优异的热响应性、可拉伸性、自修复能力和粘附性，还表现出良好的可降解性，为构建环保型电子系统提供了可行方案。未来，PBILM水凝胶有望在更多领域得到应用，如智能传感、信息加密、生物医学监测和环境友好型技术等。通过进一步优化其性能和应用方式，PBILM水凝胶可能成为下一代智能材料的重要代表。