针对上述问题，厦门大学叶美丹教授和曹学正副教授团队开发了包括硼砂预凝胶化、盐水浸泡、冷冻干燥和再水合的多步骤策略来制备具有阳离子特异性的聚乙烯醇（PVA）凝胶，表现出对凝胶机械性能影响的特定顺序。该制备策略的多重效应，包括阳离子之间的静电排斥、氧化石墨烯纳米片的骨架支撑功能以及离子的吸水和保水作用，赋予了凝胶具有水凝胶和气凝胶（即水-气凝胶）的双重特性。用阳离子盐析效应制备的水-气凝胶显示出吸引人的压力传感性能，具有超过90天的优异稳定性，并能够实时连续监测环境湿度和在海水中有效工作以检测各种参数（例如深度、盐度和温度）。利用阳离子盐入效应制备的凝胶可作为超级电容器中的准固态电解质，在10，000次循环后电容保持率为99.59%。

本文首先探索了如何使得PVA/氧化石墨烯凝胶对阳离子产生特异性表达，根据图1a所示的制备步骤，通过硼砂的预交联作用，我们成功地制备出了具有层状结构的凝胶。而未经硼砂作用的PVA凝胶则出现不规则的团聚。随后，我们对不同离子的特异性表达做了细致的研究。

如图2所示，使用不同阳离子对PVA凝胶进行处理，对其机械性能、光谱进行了细致的研究。我们选取了具有代表性的Ca²⁺和Zn²⁺离子，深入研究了在阳离子处理后，凝胶内部的结晶行为。具有层状结构的B-PGCa在表现出优异的机械性能的同时，其结晶度出现了显著的增强。结合分子动力学模拟（图3a）的结果，我们得出了以下结论：无论是阳离子、阴离子还是聚合物，其亲水基团都会在水中发生疏水水合作用，从而不断地“夺取”水分子形成水合层。以PVA为例，溶液中强烈水合的阴离子可以破坏PVA的疏水水合作用，阻止PVA链上的羟基与水分子之间的氢键形成。因此，PVA的羟基之间形成更多的氢键导致盐析效应，这与大多数盐析效应的研究结果一致。类似地，阳离子也会发生疏水水合作用。然而，阳离子的电荷密度和离子半径较阴离子小，因此其水合能力较低。因此，它们的离子特异性行为并不明显。当与强烈水合的离子（例如SO₄^2-）配对时，阳离子的水合效应完全被掩盖。更重要的是，阳离子的水合能力一般也弱于亲水性聚合物，所以阳离子无法穿透由亲水性聚合物形成的水合层，并且无法诱导PVA的羟基之间形成氢键。然而，硼砂和PVA之间的预反应可以形成硼酸酯键（图1a），这些键固定了与水分子结合的PVA中的羟基。在硼砂交联后，脂肪醚中的醚氧原子取代了羟基与阳离子形成配对。凝胶的性质主要受自由阳离子和聚合物网络中结合的阳离子之间的相互作用控制。离子的作用效果可以从增加斥力（具有高电荷密度的小离子）到增加解离（具有低电荷密度的大离子）进行排列。因此，对于不同水-气凝胶的阳离子特异性，必须综合考虑阳离子与脂肪醚的结合能力和电荷密度（图3b-c）。

随后，基于阳离子盐析效应制备的水-气凝胶具有良好的弹性，对所制备的B-PGCa压力传感器进行了测试，其表现出快速、灵敏的传感能力（图4a-d），超过了迄今为止报道的大多数传感气凝胶材料（图4e），并在90天的测试中保持优异的稳定性（图4f-g）。

鉴于水-气凝胶的吸水和保水性，我们评估了B-PGCa对环境湿度的传感能力（图5a-e）。在30天的环境湿度监测中，其表现出了良好的线性传感能力，与在湿度变化平台测试的数据高度的吻合。此外，在更极端的环境中（如海水），B-PGCa也表现出对环境变化的相应传感能力（图5f-k），表现出了对海水的深度、温度、盐度的监测能力。

值得注意的是，利用阳离子盐入效应制备的凝胶具有塌缩的致密结构、粘附性、含盐性和保水性，我们考察了其作为超级电容器准固态电解质的可行性（如图6a）。图6b显示了PGLi的内部结构示意图。由于水合层的存在，未经硼砂交联的PGLi中的离子并不是固定在位置上，而是具有类似莲叶上滚动的露珠类似的相对迁移性。因此，离子可以很容易地穿梭于电解质中。此外，放大视图显示，在凝胶电解质和电极之间的界面处，由PVA和水分子上的羟基团引起的强水合作用使凝胶电解质具有高粘度，有助于与电极紧密接触，因此表明这种PGLi准固态电解质具有优异的导电性和最小的接触电阻。这一观察结果得到了电化学阻抗谱测试（图6c）的支持。随后，对其电化学性能进行了充分的评估（图6d-i），表现出39.2Fg^-1的高比容量和经过10000次循环后99.59%的比容量保持率。