在人机交互技术领域，离子导体因其柔性、透明性、生物相容性和抗磁干扰等特性而受到重视。随着智能医疗、运动监测和智能家居等应用的兴起，集成多种功能的离子电路的需求不断增长。这些电路需要精确的图案化技术来控制结构和布局，以实现模块间的协同和复杂功能的实现。然而，现有图案化方法面临耐磨性和环境稳定性的挑战，人机交互过程中频繁接触常常导致磨损和电路失效，与此同时在湿度影响下，电路的可靠性和寿命受到严重影响。因此，开发一种既耐磨又对环境湿度不敏感的离子电路图案化技术，对于推动人机交互技术的发展具有重要意义。
中国人民大学贺泳霖团队提出了一种名为离子墨水直接书写（DIIW）技术，通过将离子液体渗透进PU并在其内部聚合，聚离子液体（PILs）与聚氨酯（PU）形成互穿网络，制造出一种可抵抗砂纸磨损或胶带剥离的图案化离子电路。这种结构有效地保护了嵌入在体积相中的离子液体电路免受磨损，同时，油性聚氨酯和疏水离子液体结合形成了防水的离子电路，减少了环境湿度的影响。此外，这种离子电路还具备感知温度、压力和按压形状的多信号能力，并能与人工智能（AI）结合，实现对这些信号的有效监测和识别。相关论文以 “Direct ionic ink writing on and Penetrating into elastomer for patternable, waterproof, and wear-resistant ionic circuits”的题，发表在最新一期《Advanced Functional Materials》上，第一作者为安尧，共同第一作者为吴君石 。研究者使用了聚丙二醇（PPG）、己二异氰酸酯（HDI）和三聚氰酸三烯丙基酯（THDI）进行聚合。通过改变这些单体的比例，可以调整PU的力学性能和溶胀性能。此外，研究人员进一步研究了离子液体渗透到PU中形成互穿网络的条件，以及通过紫外光引发离子液体在聚氨酯内部的聚合反应形成互穿网络的过程。DIIW技术可以通过直接书写、盖章和喷墨打印在PU基底上制备离子电路。每种方法都有其独特的优势，例如，直接书写提供了一种简单直观的方式来创建电路，而喷墨打印则允许更精细的图案控制。该研究的实验结果表明，这些方法都能有效地将离子墨水图案化到PU基底上，形成具有良好柔韧性和电导性的互穿网络。通过一系列实验评估了离子电路的耐磨性和防水性。耐磨性测试包括在沙纸上反复打磨电路和反复用胶带撕拉电路，结果表明，即使经过多次打磨，电路的电阻变化也非常小，这证明了互穿网络结构的耐磨性。防水性测试则包括在不同湿度条件下评估电路的性能，以及将电路浸入水中并进行搅拌或振荡，结果表明，电路即使在水下也能保持稳定的电导性，这归功于PU和离子液体的疏水性质。利用DIIW方法制备的离子传感网络实现多信号识别。作为人机交互技术的演示，该离子网络具有 3×3 个节点，可感知不同类型的信号，包括温度、压力和按压形状。通过对该网络不同节点串联的阻抗信号的学习和分类，能够精准识别了96种环境条件。这一部分不仅展示了离子网络在传感方面的潜力，也证明了结合AI技术可以显著提升离子电路在复杂人机交互应用中的性能。小结：本研究开发的直接离子墨水书写技术为离子电路的制备提供了一种新的可批量制备的图案化方法。通过PILs和PU的互穿网络，显著提高了离子电路的抗磨损能力。这种方法的简单性允许使用直接书写、盖章和喷墨打印等各种方法进行图案化。并且，这些电路对湿度变化不敏感，比传统的基于水凝胶的对应物更适合长期使用。此外，在人工智能的帮助下，这种离子电路具有感知温度、压力和按压形状的多重信号的能力。互穿网络为制造耐磨稳定的耐磨离子电路提供了一种简单实用的解决方案。原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202413434声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！
