物理化學的案例
西北大學范代娣教授課題組：治療動態燙傷創面愈合的物理化學雙交聯多功能水凝膠
通過分子和化學結構設計，能夠賦予可注射自愈合水凝膠良好的組織粘附性、力學性能和生物功效。因此，可注射自愈水凝膠作為動態燙傷創面敷料具有很大的潛力。
范代娣教授等人首次針對動態燙傷傷口提出了一種具有形狀適應性，可注射自愈合性質，強粘附性的物理化學雙交聯多功能水凝膠。將氧化透明質酸（OD）與氨基化小分子膠原（AG）作為水凝膠的兩條主鏈，并通過交聯席夫堿鍵和鄰苯二酚-Fe3+配位鍵制備了AG-OD-Fe(III)水凝膠。與單交聯AG-OHA和OD-Fe（III）水凝膠相比，雙交聯增強了AG-OD-Fe（III）水凝膠的力學性能、粘附強度和自愈合性能，該水凝膠同時具有良好的形狀適應性。這些增強的物理化學性質使該水凝膠適用于動態不規則傷口。除此之外，AG-OD/1.0-Fe（III）水凝膠具有良好的生物相容性、生物降解性、抗菌性能和止血性能。AG-OD/1.0-Fe（III）水凝膠通過降低促炎細胞因子的表達以及血管生成和膠原沉積的促進，顯著促進了燙傷創面愈合，加速了皮膚結構和功能的重建，將愈合時間縮短至13天。
綜上，該研究論文首次報道了一種適用于動態燙傷的水凝膠敷料，為治療動態燙傷傷口提供了新策略。范代娣教授為通訊作者，博士生袁揚和博士后申世紅為共同第一作者。
該研究得到了國家重點研發計劃（2019YFA0905200）、國家自然科學基金（21838009），國家自然科學基金（22008196）、國家博士后基金（2019M663951XB）、陜西省自然科學基金(2020JQ-570) 的支持。
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最終論文得出結論：利用隨機森林算法訓練的H2018模型，性能優異（superior performance），即可利用降水數據預測同區域的河流流量。
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展開 華南理工大學張水洞教授課題組：基于類Fenton試劑實現淀粉/微晶纖維素的水溶還原性、抗菌、物理和化學交聯劑特性
為克服上述問題，華南理工大學機汽學院張水洞教授課題組近年來通過類Fenton反應實現了對淀粉和微晶纖維素的定位氧化，獲得結構可控的羧基淀粉/微晶纖維素并分別將其應用于氯金酸的均相還原，熱塑性淀粉(TPS)、羧基丁 腈橡膠(XNBR)等基體的高性能，初步發現，高羧基含量的羧基淀粉/微晶纖維素展示出水溶還原性、抗菌、對TPS和XNBR具有物理和化學交聯作用，可顯著提升這兩類材料的綜合性能。
作者利用H2O2和低濃度的金屬離子的類Fenton試劑實現了對淀粉C-6羥基的定位氧化，制備了羧基含量為42.1%的羧基淀粉（OST-42.1）。由于羧基的親水性和低分子量（1.85×105 g/mol），OST-42.1表現出良好的水溶性和低粘度特性。將羧基淀粉用于水相還原氯金酸可獲得納米金顆粒，并進一步通過溶膠負載法制備了納米金催化劑。隨著OST-42.1濃度由5 g/L上升至40 g/L，納米金顆粒直徑呈現先降低后上升的趨勢。以20 g/L的OST-42.1制備的催化劑負載量和顆粒平均直徑分別為0.5%和1.8 nm，比表面積和容積率分別為353.01 m2/g和0.293 cm3/g，將其用于催化丙烯環氧化反應，轉化率、氫氣效率和丙烯環氧化選擇性分別達到18.5%，31.1%和68%（Shuidong Zhang et al, Starch - St?rke 2020, 72: 1900313）。
圖1. 通過CCS對AuNPs進行生物還原的機理圖.
圖2. 納米金催化劑的制備及形貌表征
此外，羧基淀粉富含羧基，具有潛在的抗菌性能。
展開 中科院化學所郭玉國&物理所禹習謙Angew：一種具有3.7 V高電壓的O3型鈉離子電池正極材料
【成果簡介】
最近，中國科學院化學研究所郭玉國研究員和中國科學院物理研究所禹習謙研究員（共同通訊作者）報道了一種反常的高電壓O3-Na0.7Ni0.35Sn0.65O2正極材料。這個材料的反常之處在于：（1）擁有P2相的定量組成，結構卻屬于O3相；（2）這個材料表現出基于Ni2+/Ni3+的3.7 V高電壓，這個電壓值在O3型正極材料里面屬于最高值。結合一系列電化學反應機制分析和理論計算，發現Na0.7Ni0.35Sn0.65O2的反常O3型結構是由于采取R3 ?m的空間占位，熱力學上更為穩定。另外由于Sn4+（[Kr]4d10）d軌道上沒有單電子，無法跟O 2p軌道發生雜化，因此過渡金屬層的軌道重疊以及電子離域都受到了限制，這樣Ni-O鍵的離子度就明顯增強，因此O3-Na0.7Ni0.35Sn0.65O2材料的Ni2+/Ni3+氧化還原電勢處于高達3.7 V的水平。進一步通過宏觀尺度的原位XRD和原子尺度的球差電鏡發現當Na+從Na0.7Ni0.35Sn0.65O2晶體結構中脫出0.35摩爾時，O3相才轉變為P3相，而且兩相共存區只有0.02 Na狹窄的范圍。這個工作從分子軌道水平角度理解了O3型正極材料的氧化還原電勢和平均工作電壓，近期以"An Abnormal 3.7‐V O3‐Type Na‐Ion Battery Cathode”為題發表在德國應用化學上。
【圖文導讀】
圖1 O3-Na0.7Ni0.35Sn0.65O2的晶體結構
(a) Na0.7Ni0.35Sn0.65O2樣品的XRD精修譜圖。(b) NaxNix/2Sn1-x/2O2不同鈉含量的計算的DFT總能量。(c) Na0.7Ni0.35Sn0.65O2樣品的SEM圖。Na0.7Ni0.35Sn0.65O2 樣品在[010]帶軸的(d) ABF和(e) HAADF-STEM圖。
展開 
中科院化學所郭玉國&物理所禹習謙Angew：一種具有3.7 V高電壓的O3型鈉離子電池正極材料
【成果簡介】
最近，中國科學院化學研究所郭玉國研究員和中國科學院物理研究所禹習謙研究員（共同通訊作者）報道了一種反常的高電壓O3-Na0.7Ni0.35Sn0.65O2正極材料。這個材料的反常之處在于：（1）擁有P2相的定量組成，結構卻屬于O3相；（2）這個材料表現出基于Ni2+/Ni3+的3.7 V高電壓，這個電壓值在O3型正極材料里面屬于最高值。結合一系列電化學反應機制分析和理論計算，發現Na0.7Ni0.35Sn0.65O2的反常O3型結構是由于采取R3 ?m的空間占位，熱力學上更為穩定。另外由于Sn4+（[Kr]4d10）d軌道上沒有單電子，無法跟O 2p軌道發生雜化，因此過渡金屬層的軌道重疊以及電子離域都受到了限制，這樣Ni-O鍵的離子度就明顯增強，因此O3-Na0.7Ni0.35Sn0.65O2材料的Ni2+/Ni3+氧化還原電勢處于高達3.7 V的水平。進一步通過宏觀尺度的原位XRD和原子尺度的球差電鏡發現當Na+從Na0.7Ni0.35Sn0.65O2晶體結構中脫出0.35摩爾時，O3相才轉變為P3相，而且兩相共存區只有0.02 Na狹窄的范圍。這個工作從分子軌道水平角度理解了O3型正極材料的氧化還原電勢和平均工作電壓，近期以"An Abnormal 3.7‐V O3‐Type Na‐Ion Battery Cathode”為題發表在德國應用化學上。
【圖文導讀】
圖1 O3-Na0.7Ni0.35Sn0.65O2的晶體結構
(a) Na0.7Ni0.35Sn0.65O2樣品的XRD精修譜圖。(b) NaxNix/2Sn1-x/2O2不同鈉含量的計算的DFT總能量。(c) Na0.7Ni0.35Sn0.65O2樣品的SEM圖。Na0.7Ni0.35Sn0.65O2 樣品在[010]帶軸的(d) ABF和(e) HAADF-STEM圖。
展開 發動機燃燒仿真｜CMCL填補CFD與0維/1維均質反應模型方法間的空白
相比基于物理樣機試驗的傳統涉及方法，數值模擬仿真設計方法大大地節約了研發成本、縮短了研發周期。
對于發動機一維概念設計，CMCL燃燒仿真解決方案可以幫助用戶快速準確實現點火、熄火、失火、火焰傳播以及著火延遲時間和排放等過程的模擬；對于燃油霧化等多相流問題，可通過CFD仿真技術進行精確仿真。全流程的燃燒仿真解決方案能幫助設計人員實現多領域、多維度的燃燒仿真計算。
CMCL軟件起源于劍橋，可提供領先的燃料、燃燒及排放仿真解決方案。其軟件包括:kinetics?（燃料，排放和后處理的化學反應模型）、SRM EngineSuite?（內燃機物理化學模型）、MoDS?（模擬功能的自主機器學習和高級統計）以及Explorer?（可視化的后處理工具），彌補了計算流體力學（CFD）與零維/一維均質反應模型方法之間的空白，可為用戶提供高效的燃料、燃燒以及排放解決方案。
展開 芝加哥大學田博之Nat. Biomed. Eng.：硅基生物界面材料，非遺傳光控神經調制
除了結構控制外，作者們還提出了一系列化學合成調控的方法，包括硅摻雜濃度梯度，結晶性控制，和表面化學處理等用于改變硅材料物理化學性質。
圖2：用于測量光響應的膜片鉗技術
在得到了近30種不同類型，不同尺寸的硅材料后，作者們又開發了一種普適性的測量和量化硅材料光響應的方法來優化可能的光致物理化學過程，包括電容電流，法拉第電流，和光熱效應。作者們首先利用細胞電生理記錄的膜片鉗技術來測量浸泡在生理鹽水中的硅材料表面的光響應，通過擬合不同鉗制電壓下得到的光致電流和基線電流的關系，得出了一套量化矩陣以表示材料具體的光響應幅度。
圖3：用于優化材料設計的定量矩陣
簡單來說，當起始的硅膜從單純的p型變成了p-i-n結型結構后，由于二極管顯著的內電場導致的載流子分離，光致電容電流可以提高兩個數量級。當利用伽伐尼置換反應沉積上一層金薄膜后，光致電容電流會進一步提高一個數量級，而光致法拉第電流也同時提高了兩個數量級。最后，當硅材料從微米尺度的硅膜縮小為納米尺度的硅納米線后，光電效應會趨向于零，而載流子符合導致的光熱效應則隨材料尺寸的減小而逐漸變大。
圖4：硅在光照下發生的基本物理化學過程
針對每一種光響應，作者們都優化出了最佳的材料條件，包括光熱效應最強的同軸硅納米線，僅有光致電容電流的二極管硅膜，和光致電容電流和法拉第電流都最高的金修飾二極管硅膜。針對每一種硅材料，作者都設計了匹配的生物體系來實現光控響應。
圖5：基于硅納米線實現的遠程鈣信號調控
對于硅納米線，作者們發現其幾乎只會被膠質細胞吞噬，而神經元則幾乎完全不能內吞。當用激光照射一個膠質細胞內的納米線時，膠質細胞體內的鈣離子流動可以被定點激活，而且產生的鈣波還可以依次傳播到周邊的膠質細胞甚至神經元內。這一發現證明了，將來可能使用膠質細胞內吞的硅納米線進行間接的神經元活動調節的可能性。
展開 巖爆預測文獻回顧(Prediction of Rock Burst) [1940-1980]
Khodot等人(1967) 在<Physical principles of prediction and prevention of gas-dynamic phenomena 預測和預防氣體動力現象的物理原理> 中，介紹了1950-1966年斯科欽斯基采礦研究所對易爆和無爆煤層的結構、機械和物理化學特性的實驗室和實地研究的一些結果，以及對煤層中瓦斯運動的研究結果。他們指出，在解決預測和預防瓦斯動力現象的問題時，必須綜合應用巖石力學、物理化學、地下水力學、地質學和地球物理學的方法，強調了對介質的物理和物理化學特性及其在氣體動力現象中的運動規律的了解。
在一篇沒有任何記錄的文獻中，Osterwald (1970) <Comments on rock bursts, outbursts, and earthquake prediction>討論了巖爆和地震預測的方法。
Brady B. (1977) 發表了三篇文章討論愛達荷州Burke地區的Star礦區發生的三次中度巖爆。
展開 粉末冶金工藝的基本工序有幾步?
現有的制粉方法大體可分為兩類：機械法和物理化學法。而機械法可分為：機械粉碎及霧化法;物理化學法又分為：電化腐蝕法、還原法、化合法、還原-化合法、氣相沉積法、液相沉積法以及電解法。其中應用最為廣泛的是還原法、霧化法和電解法。
2、粉末成型為所需形狀的坯塊。成型的目的是制得一定形狀和尺寸的壓坯，并使其具有一定的密度和強度。成型的方法基本上分為加壓成型和無壓成型。加壓成型中應用最多的是模壓成型。
3、坯塊的燒結。燒結是粉末冶金工藝中的關鍵性工序。成型后的壓坯通過燒結使其得到所要求的最終物理機械性能。燒結又分為單元系燒結和多元系燒結。對于單元系和多元系的固相燒結，燒結溫度比所用的金屬及合金的熔點低;對于多元系的液相燒結，燒結溫度一般比其中難熔成分的熔點低，而高于易熔成分的熔點。除普通燒結外，還有松裝燒結、熔浸法、熱壓法等特殊的燒結工藝。
4、產品的后序處理。燒結后的處理，可以根據產品要求的不同，采取多種方式。如精整、浸油、機加工、熱處理及電鍍。此外，近年來一些新工藝如軋制、鍛造也應用于粉末冶金材料燒結后的加工，取得較理想的效果。
展開 納米復合水凝膠在藥物遞送領域的發展
這種材料本質上來說是一種親水的三維聚合物網絡，能夠吸收大量的水以及生物體液，但同時又由于物理化學交聯作用而并不溶于水，因此導致水凝膠材料遇水表現出熱力學相容性，即能夠在水相介質中溶脹。正是由于這些特點，水凝膠材料在藥物遞送等生物應用領域積累了幾十年的科學研究。
近十多年來，納米技術發展迅猛，將納米顆粒與水凝膠相結合用于藥物遞送也成為了研究熱點。簡單來說，所謂納米復合材料就是將納米顆粒或者納米構造通過物理或者共價交聯的方法引入到水凝膠的分子網絡中。由于納米顆粒自身具有獨特的物理化學性質， 引入了納米材料的水凝膠可以增強自身機械性能更利于藥物釋放，或者被賦予諸如外源刺激響應等功能來進一步實現藥物的可控釋放。
【增強水凝膠自身性能】
受限于聚合物網絡結構以及含水量豐富的性質，水凝膠的力學性能較差，而生物支架或者軟骨組織替代物對材料的韌性與機械強度都有一定的要求，因此適當提高水凝膠材料的力學性能能夠促進其在生物醫學領域的發展。魯雄等人受到貽貝粘附現象的啟發，發展了一種聚多巴胺-粘土-聚丙烯酰胺的水凝膠基膠帶。在這種材料中，多巴胺插入粘土納米片層中并在其中進行有限的氧化作用從而為納米片層引入了豐富的自由鄰苯二酚分子，可有效增強材料的粘性。隨后丙烯酰胺單體也被引入并原位生成水凝膠。由于納米粘土可的存在，水凝膠的韌性被大大增強，其粘性持續時間明顯提高，可反復使用，更有利于藥物分子的緩釋作用。
細胞的體外培養需要人工細胞外基質的支持，水凝膠作為細胞外基質的對象材料已經產生了廣泛的研究。水凝膠三維細胞外基質支架具有豐富的含水量和孔隙，能夠調節營養物質和代謝物的滲透行為，非常有利于細胞的增殖，然而這樣的性質也影響水凝膠的力學性能使其不能有效支持細胞的生長。
展開 粉末制品制造工藝
01
粉末
粉末制取是粉末冶金的基礎，現有的制粉方法大體可分為兩類：機械法和物理化學法。機械法包括機械粉碎法和霧化法。物理化學法包括還原法、電解法、電化學腐蝕法、還原一化合法、氣相沉積法、液相沉積法等。其中以還原法、霧化法和電解法應用最廣。
粉末的形狀與結構、粒度、粒形、密度、流動性、壓制性、成形性等對粉末冶金制品的質量影響極大。
02
預處理
為了獲得合格的粉末冶金制品，制坯前需對粉末進行降低雜質等處理，即將粉末進行退火、篩分、混合（包括與成形劑與潤滑劑及粘結劑混合）、制粒、干燥等處理。
03
壓坯
將經過預處理金屬粉末或混合粉末壓實成具有一定形狀、尺寸、強度與孔隙度的壓坯，粉末坯的成形方法很多，如壓制成形、等靜壓成形、注射成形、粉末軋制成形、爆炸成形、粉漿澆注成形等方法。
粉末冶金最常用的成形方法是模壓成形（如圖1所示），壓力一般為1～1600MPa；在高溫下施以等靜壓成形，同時還可進行燒結，以制得接近完全致密的制品。粉末注射成形與塑料注射成形技術相似，曾被譽為21世紀的成形技術。粉漿澆注成形則是將粉末與適當的液體混合，制成具有流動性的粉漿，注入具有所需形狀的石膏模中澆注成形，待石膏模將粉漿中液體吸干后，拆模取出澆注的坯件。
圖1 模壓成形
04
燒結
燒結是粉末冶金工藝中的關鍵工序。成形后的坯塊還屬于散沙，不能直接使用，坯塊必須在適當的溫度和氣氛中加熱，發生一系列物理和化學變化，使松散坯塊內的粉末顆粒進一步結合起來，減少孔隙體積、孔隙數量并使孔隙形狀變簡單，使成形的粉末坯塊強化和致密化，達到所要求的性能。
1
燒結過程
燒結是一個很復雜的過程。
展開 
礦山污染土壤修復技術與實踐
一、技術分類
原始礦山污染土壤修復技術主要有三種：工程物理化學法、農業化學調控法、生物修復法。修復治理的機理主要是通過改變土壤中金屬的存在形式，降低其遷移性和生物可用性，或者直接從土壤中去除重金屬，或是改變種植方式，降低土壤中的重金屬含量。在以上三種修復技術的基礎上研發的植物-微生物聯合修復技術和熱脫附技術則是近年來在污染土壤修復中使用較多的技術。
二、技術流程
1.工程物理化學法
物理化學法又主要包括客土法、淋洗法、電動修復法、吸附法等。客土法就是將污染的土壤去除后，換入未污染的土壤，鏟除的污染土壤可以采取其他方式處置掉，例如：填埋、焚燒或制成磚。
淋洗法是利用淋洗劑將土壤重金屬離子轉移至淋洗液中，然后對淋洗液進行后處理，常用的淋洗劑有EDTA、檸檬酸、乙酸、DEPA等。
圖2.1.1淋洗法示意圖
電動修復法是將電極插入污染的土壤中并通入合適大小的直流電，發生土壤孔隙水和帶電離子的遷移，土壤中的污染物質在外加電場作用下發生定向移動并在電極附近積累，定期將電極抽出處理，從而清潔土壤。
圖2.1.2 電修復法示意圖
熱處理法與其他方法相比，針對性強，它主要針對污染土壤中的重金屬汞，效果比較明顯。吸附法是利用礦物具有較大的內外表面和較強的吸附能力，經土壤中的重金屬元素進行固定，例如膨潤土和沸石。
2.農業化學調控法
農業化學調控是通過調節土壤pH、有機質、土壤陽離子代換量（CEC）、CaCO3、拮抗因子、耕作方式等因素，改變土壤重金屬活性，降低其生物有效性，減少從土壤向作物的轉移。農業修復技術是通過因地制宜的改變一些耕作管理習慣，來緩解重金屬的毒害作用。
展開 柴油機燃油系統知識
根據噴油提前角
柴油噴入氣缸后，要經過一定時間的物理化學過程后才能著火燃燒。要在上止點附近著火，就要在上止點之前噴油。氣缸內柴油著火前的物理化學過程準備時間基本不變，但轉速越高，同樣時間所占曲軸轉角就越大。所以，噴油提前角應隨發動機轉速增高而加大。
自動調速
柴油機高壓供油系統中，只能控制噴入氣缸的油量，但油量控制裝置與發動機負荷沒有直接聯系(汽油機用節氣門控制進入缸內的空氣量)。負荷增加時，如果每循環油量不變，則發動機轉速降低，甚至熄火;負荷減小時，若油量不變，則發動機轉速增大，甚至可能超速。發動機轉速不穩，隨負荷而變。需要設置自動調速裝置，使之根據負荷變化，自動調整噴油泵循環供油量，以使柴油機穩定轉速運行。
適時調整
在適當時刻將增壓的、潔凈的、適量的柴油以適當的規律噴入氣缸:噴油正時(噴油提前角)和噴油量與發動機工況適應;噴油壓力、噴注霧化質量及其在燃燒室的分布與燃燒室類型適應。多缸機一個工作循環內，各缸均噴油一次，噴油次序與氣缸工作順序一致;根據負荷變化自動調節循環噴油量，保證發動機穩定運轉，穩定怠速，限制超速。
燃油系統元件組成
燃油供給裝置:柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴油器等。
空氣供給裝置:空氣濾清器、進氣管道。
混合氣形成裝置:燃燒室。
廢氣排出裝置:排氣管道、消音 器。
燃油系統構造
低壓供油系統
將過濾后的清潔燃油輸入噴油泵的低壓油腔，并將多供和噴油器泄漏的柴油送回油箱。油箱、低壓油管、柴油濾清器、輸油泵。一般稱為燃油系統的輔助裝置。輸油泵輸油壓力0.1~0.25MPa
高壓噴油系統
將輸入的低壓油加壓到超過噴油器開啟壓力，以霧狀噴入氣缸。噴油泵、高壓油管、噴油器，稱為泵-管-嘴系統。也有噴油泵、噴油器合一的所謂泵噴嘴系統。一般柴油機燃油噴射裝置指的是高壓噴油系統。
展開 中科院寧波材料所宋振綸研究員課題組開發出超黑光吸收涂層
該涂層采用物理氣相沉積技術，可在金屬、陶瓷、高分子等絕大多數常用材料表面涂覆，甚至可以在柔性高分子薄膜表面涂覆，涂層結合力高，涂層的物理化學性能穩定、硬度高。
TEM和SEM下超黑光吸收涂層的結構
該涂層技術由中科院寧波材料所表面防護研究團隊宋振綸研究員課題組研發完成，涂層為TiAlN三元陶瓷，在波長200nm到2500nm范圍內的光吸收系數超過95%，覆蓋近紅外、可見光以及紫外，在現有陶瓷光吸收涂層中波長范圍最寬、吸收率最高，但制備方法卻非常簡單。該涂層具有精巧的納米結構，底層為層狀結構，有利于提高其在各種基體材料上的附著力；中部為柱狀結構，柱狀界面可多次反射吸收光的能量；頂部為錐形結構，有利于入射光的導入。由于該涂層制備成本低，物理化學性能非常穩定，未來可在光學儀器雜散光控制、能量轉換等領域廣泛應用。
涂覆在柔性高分子材料表面的超黑光吸收涂層
JMC C 對該工作的亮點報道
該工作成果發表在Journal of Materials Chemistry C, 2018,6, 8646-8662，Solar Energy, 2016, 138, 1–9。該技術已經申報發明專利2項（CN201210063873.8，DD180138I）。
展開 水凝膠近期突破性成果梳理
借助該方法，研究可在幾秒內根據功能需求對水凝膠表面的物理形態及化學性質進行快速、有效的可控調節。不僅如此，研究還驗證了經過此方法工程化的水凝膠表面可用于細胞取向生長和水滴的定向運輸。研究認為這種力觸發化學改造水凝膠表面的策略，可為水凝膠在各個領域的應用發展提供新的思路。該研究論文第一作者為穆齊鋒 (Qifeng Mu)，文章以題為“Force-triggered rapid microstructure growth on hydrogel surface for on-demand functions”發布在國際著名期刊Nature Communications上。
2、高強度抗撕裂導電水凝膠
中國科學院寧波材料技術與工程研究所智能高分子材料團隊致力于功能與智能高分子水凝膠的研究。近日，該團隊研究員陳濤等與寧波大學副教授王文欽合作，基于Hofmeister效應，利用溶劑置換的方法制備了高強度抗撕裂導電水凝膠（BRCH）和以此構建的新型摩擦納米發電機（BRCH-TENG），有效增強了水凝膠的抗外力破壞能力，從根本上延長了H-TENG的安全使用壽命。該工作通過溶劑置換將有機凝膠中的二甲亞砜溶劑置換為電解質溶液，制備得到了高力學強度抗撕裂導電水凝膠。在溶劑置換過程中，隨著電解質溶液的加入，淀粉高分子網絡在Hofmeister效應下發生纏繞，形成物理交聯的空間網絡，使水凝膠的力學性能得到增強。另一方面，通過引入電解質溶液，大量自由離子進入水凝膠網絡中，顯著提高了BRCH的導電性。BRCH具有優異的力學性能，其最大壓縮應力達到5.6 MPa，斷裂能達到7.45 kJ/m2，抗穿刺應力達到15 MPa，顯著高于傳統水凝膠電極。
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