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  水凝膠是一類超親水的三維網絡結構凝膠，包括通過化學鍵或者物理作用使得聚合物鏈相互交聯所形成的網絡結構，以及小分子通過非共價鍵組裝形成超分子凝膠。近年來，水凝膠在柔性可穿戴式器件、電子皮膚、和軟體機器人等領域展現出巨大的應用潛力。然而，大部分水凝膠材料在干旱條件下容易失水變干，在嚴寒氣候下容易凍結失效，喪失很多功能，如彈性、導電性、透明性和自適應性等。對于穿戴式導電水凝膠柔性器件，水凝膠內水的凍結會導致器件失去彈性和導電性，嚴重限制其在低溫環境下的應用。所以研究極端環境下自適應性凝膠對于拓寬凝膠的應用范圍具有十分重要的意義。怎么樣制備出極端環境下自適應性凝膠？我們可以從自然界中去尋找答案。在南北極和高海拔的嚴寒地區，氣溫常常能夠達到-20℃以下，但是依然有一些物種，例如企鵝、北極熊等，能夠長期生存下來，因為他們有一套能夠抵御生物機體結冰的策略。這種保水抗結冰的策略給我們以啟示，為人類研究和開發極端環境自適應性凝膠提供了很好的借鑒價值。

  深圳大學周學昌教授研究團隊在特約綜述中，以抗失水性和抗結冰性這兩大性能為主線，介紹了極端環境自適應性凝膠的一些構筑策略，并對抗失水抗結冰水凝膠在柔性可穿戴設備、傳感器、皮膚抗凍和水系鋰離子電池等領域的應用展開論述，總結了表面修飾彈性體的抗失水性水凝膠，抗凍鹽凝膠，有機-水雙溶劑抗凍凝膠、抗凍劑置換有機水凝膠、以及納米限域水凝膠等具有極端環境自適應性的水凝膠的最新研究進展。同時，該綜述也分別對各種不同構筑策略的在實際應用中的局限性進行了討論。抗失水和抗結冰性能屬于水凝膠環境適應性中十分重要的兩方面，雖然在近些年來獲得了巨大的突破，但是仍然還存在很多需要進一步研究和克服的問題。從長遠來看，抗失水和抗結冰水凝膠的開發是還只是發展復雜多變的環境自適應性水凝膠的初步探索，未來有關這類材料的研究和應用仍然還有很長的路要走。論文最后展望了抗失水抗結冰水凝膠在柔性可穿戴器件和軟體機器人兩大領域的巨大應用前景。一方面，為了克服軟體機器人在南北極或者高海拔地區可能存在的凍結失效，開發能夠自適應惡劣環境的抗失水和抗凍軟體機器人將是未來重要的發展方向；另一方面，具有導電性的抗凍抗干燥水凝膠還有望應用于人機界面(Human–Machine Interaction)，不僅實現對于外界刺激信號的傳感，也能實現對外界的反饋。為了更好地突破氣候環境對于水凝膠材料在實際應用上的諸多限制，從事機器人、傳感器、能源、高分子材料等方向的研究人員可進行跨領域的交叉合作，共同推動該領域的發展。

  上述工作以題為“抗失水抗結冰水凝膠的研究進展”綜述形式發表在《高分子學報》2020年第9期( 高分子學報, 2020，51(9): 969-982, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20100)，第一作者王奔博士，通訊作者深圳大學周學昌教授。

  論文連接：gfzxb.org/article/doi/10.11777/j.issn1000-3304.2020.20100