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美国哈佛大学一个研究小组近日宣布，他们在实验室中成功制造出可拉伸且全透明的离子导体，能够在一万赫兹以上的频率及一万伏以上的电压下稳定工作。这种新型离子导体在生物医学、柔性机器人和柔性光学器件等领域展现出广阔的应用前景。

伸缩性导体是当前研究热点，可应用于生物医学等多个领域。然而，现有的伸缩性导体多为电子导体，虽然具有良好的导电性与拉伸性，但在高频高压或高度变形条件下，其导电性能会显著下降，且透明度和生物相容性均不如离子导体。

研究小组负责人、哈佛大学应用科学与工程学院锁志刚教授介绍，他们采用盐水与高分子聚合物网络结合，制备出水凝胶离子导体。在水凝胶中，水分子使离子导电，而聚合物网络则提供固体形状。“我们的水凝胶类似果冻和凉粉，但可拉伸性极强，可拉伸至原长的5倍以上。”研究团队利用水凝胶制作了一系列器件，包括全透明大变形传感器和透明扬声器，后者能够播放各种音量的音乐。

该成果已发表于《科学》杂志。锁志刚指出，使用离子导体制作器件通常面临两个挑战：一是高电压会引起电化学反应，二是离子比电子大且重，移动速度慢，导致离子导体的导电系数远低于许多电子导体。他们通过引入绝缘橡胶层解决了这两个问题。

锁志刚解释，在器件中，绝缘橡胶夹在两层离子导体之间，能够控制电压接口，从而杜绝电化学反应。同时，橡胶层作为电容器，只需少量电荷即可产生显著变形。由于电容很小，器件可实现极高频率，从而克服导电系数限制，使离子导体适用于高频器件。

关于离子导体的意义，锁志刚表示，离子导体的多样性将为各种应用提供更多选择。例如，现代医学需要电子器件直接接触皮肤、心脏及大脑，而可拉伸、透明且具有生物相容性的离子导体可能比电子导体更具优势。

锁志刚承认，水凝胶作为离子导体存在缺陷，如水分易蒸发导致干燥。因此，下一步计划研制不易挥发的离子导体，并探索利用离子导体制造柔性机器人的控制元件与生物医学器件。