电子-离子转导是促进从基本电子元件到生物电子学的新兴离子电子器件的基石。然而，对于常用的金属电极，电子-离子转换存在阻抗高、信号失真、耐压差等问题。导电多孔电极可以部分解决这些问题，但伴随着机械缺陷。

近日，加州大学洛杉矶分校Ximin He介绍了一种制备和利用超强、高导电性和电容性的CP水凝胶电极的一般策略，以解决电子-离子传导问题，包括信号丢失和失真以及较差的耐压能力，这些问题几乎所有电子设备在与生物组织或离子导体接口时都会受到影响。

文章要点

1）由于CP水凝胶中的高度定向纳米孔结构是通过凝胶致密化策略实现的，因此成功地解决了这些转导问题，使得界面更稳定，能够长期运行，而不会发生明显的法拉第电化学过程。此外，利用CPIT和CIT之间的巨大差异，展示了一种具有电流密度空间调制的离子导体，为实现离子电子学的多种功能(如单探针多点刺激)提供了一种简单的空间分辨离子导体的设计策略。

2）此外，使用CP心外膜电极的心脏起搏电极通过电刺激极大地促进生物细胞的增殖和显著降低心脏起搏的电压阈值，不仅在与组织直接接触的生物电子应用中显示出优势(例如，组织愈合和神经元再生)，而且还具有强大的离子注入能力。因此，这项工作向前迈进了一步，离子电子学和生物电子学将更好地架起电子领域与生物世界的桥梁，在改变人机交互、能量采集、传感等方面有望带来巨大的希望。

3）除了基于水凝胶的离子电子学之外，这一CPIT策略预计也适用于离子导体的其他子集(例如离子液体或基于聚电解质的离子电子学)。这种设计的简单性，使用了聚合物薄膜电极，允许结合其他功能软材料，例如用于生物粘合。此外，由于CP水凝胶的高电导率、易制备以及在降低电极/电解液界面阻抗方面的优异性能，可以直接用于替代金属来制备各种离子电子器件，以获得更好的性能，如提高离子基晶体管的整流性能、摩擦发电机的输出性能和神经探头的信噪比。

参考文献

Yao et al., Ultrastrong, highly conductive and capacitive hydrogel electrode for electron-ion transduction, Matter (2022)

DOI：10.1016/j.matt.2022.09.004

https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.09.004