近年來，二維柔性薄膜電子器件因兼具優(yōu)異的機(jī)械柔韌性和刺激-信號(hào)轉(zhuǎn)換能力而引起廣泛的研究興趣。水凝膠具有優(yōu)異的生物相容性、高含水量和機(jī)械彈性，尤其是其獨(dú)特的等級(jí)多孔結(jié)構(gòu)和溶脹性能有利于便捷有效地負(fù)載化學(xué)物質(zhì)，從而高效地實(shí)現(xiàn)材料的功能化。因而，水凝膠作為一種理想的聚合物基質(zhì)，通過復(fù)合導(dǎo)電基元并合理設(shè)計(jì)表面結(jié)構(gòu)，在構(gòu)建智能響應(yīng)柔性薄膜電子器件領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢。當(dāng)前，研究人員采用多種“自下而上”策略，利用小分子單體、聚合物的交聯(lián)作用或嵌段聚合物的組裝作用等，制備了一系列柔性水凝膠薄膜。然而，如何精準(zhǔn)控制薄膜厚度、構(gòu)筑表面微觀圖案以及解決嚴(yán)苛條件下造成的小尺寸制備等問題仍然存在巨大挑戰(zhàn)。同時(shí)，日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問題也對(duì)未來柔性電子器件的可持續(xù)發(fā)展提出了更高的要求，電子器件的自修復(fù)和可回收等也成為當(dāng)前材料領(lǐng)域亟待解決的重要問題。

  為此，研究團(tuán)隊(duì)協(xié)同納米復(fù)合引發(fā)、金屬配位作用和原位聚合技術(shù)，合成了以星型聚合物為基本單元的新型納米復(fù)合水凝膠墨水。利用該凝膠墨水獨(dú)特的水中溶解行為，研究人員發(fā)展了一種簡易高效的滑動(dòng)鑄造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大面積水凝膠薄膜的快速印刷和表面圖案化。通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)速度和次數(shù)以及星型聚合物濃度等條件，水凝膠薄膜厚度可以在數(shù)百納米至幾微米范圍內(nèi)得到精細(xì)調(diào)控。通過調(diào)節(jié)墨水的組成和基底表面結(jié)構(gòu)，可獲得一系列多功能水凝膠薄膜。運(yùn)用凝膠聚合物網(wǎng)絡(luò)中星型聚合物臂與臂之間的氫鍵以及核與臂之間的金屬配位作用，薄膜表現(xiàn)出多重刺激下的自修復(fù)行為。此外，星型聚合物臂/臂之間氫鍵作用的可逆性賦予水凝膠薄膜獨(dú)特的可回收再利用能力。

  研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)展了新型的修復(fù)誘導(dǎo)橫向與縱向組裝機(jī)制，以及印刷圖案化集成策略，以所制備的多功能凝膠薄膜作為材料基元并利用其獨(dú)特的濕度響應(yīng)性，分別實(shí)現(xiàn)了濕度響應(yīng)柔性驅(qū)動(dòng)開關(guān)、柔性電容式傳感器和非接觸柔性電子皮膚的構(gòu)筑。該研究中發(fā)展的快速印刷圖案化技術(shù)在大面積制備和組裝柔性薄膜領(lǐng)域具有廣泛適用性，將對(duì)柔性電子器件領(lǐng)域產(chǎn)生積極影響。

  該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、中央高�；�本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金、安徽省高校協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目、安徽省重大專項(xiàng)、安徽省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。（通訊員：合肥工業(yè)大學(xué) 從懷萍）