通过离子-偶极相互作用实现环境耐受型离子胶体光子复合材料，从而在水下柔性传感中实现光电双响应的同步控制

《Advanced Functional Materials》：Environmental-Tolerant Ionic Colloidal Photonic Composites via Ion-Dipole Interactions for Synchronized Optical-Electrical Dual-Response Underwater Flexible Sensing

离子胶体光子复合材料通过表面引发聚合制备，具有同步光学-电学响应和环境稳定性，可在极端条件下保持性能，应用于水下柔性传感器实现运动监测与通信。

　　

摘要

受自然界中动态结构颜色的启发，离子胶体光子复合材料（ICPCs）能够实现同步的光电响应，适用于高级传感应用。然而，其实际应用受到环境不稳定性的限制。本文开发了具有同步光电双重响应能力的耐环境ICPCs。这些ICPCs是通过热压处理聚（2,2,3,4,4,4-六氟丁基丙烯酸酯）（PHFBA）接枝的二氧化硅胶体颗粒制备而成的，该颗粒掺杂了1-乙基-3-甲基咪唑ium双（三氟甲基磺酰）亚胺（[EMIM]⁺[TFSI]^?离子液体（IL），该离子液体是通过表面引发的原子转移自由基聚合反应合成的。所得ICPCs具有平衡的机械性能、高离子导电性（约10^?4 S m^?1）以及鲜艳的结构颜色。它们表现出显著的光电双重响应特性，机械变色灵敏度为1.64 nm%^?1（约80 nm波长变化），电致伸缩系数为1.05。PHFBA的疏水性基质、几乎可以忽略的IL蒸气压，以及PHFBA的C─F键与[EMIM]⁺[TFSI]^?咪唑ium阳离子之间的强离子-偶极相互作用，赋予了ICPCs优异的环境稳定性。这些ICPCs在极端温度（-25°C和100°C）、湿度变化（20%和99%相对湿度）以及浸入多种介质（包括水、酸性/碱性溶液（pH 1/13）、海水和己烷）的条件下，仍能保持稳定的双重响应性能，持续时间长达14天。作为概念验证，这些ICPCs可用作水下柔性传感器，实现实时光电反馈，用于联合运动监测和摩尔斯电码通信，为智能可穿戴电子设备提供了多功能平台。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。