凝胶在宏观上通常处于半固态，由于其在结构可调性、功能多样性和生物相容性方面的优势，已成为材料科学创新中的“旗舰平台”[1,2]。从微观角度来看（图1a），凝胶包含一个三维网络骨架和填充液体[3]。填充液体在网络骨架内的运动受到限制，无法从系统中逸出，因此形成了半固态。同时，由于网络骨架的柔韧性，凝胶还具有一定的弹性[4]。随着仿生设计和先进合成技术的进步，凝胶不断超越传统材料的局限，在医疗保健、能源转换、人工智能等领域发挥着不可替代的作用[[5], [6], [7], [8], [9]]。
无溶剂凝胶（图1b）是指骨架作为主要成分而不含填充液体的凝胶。根据骨架的结构特征，这种网络架构可以通过选择性引入功能分子或溶剂介质来实现多组分集成。根据其三维骨架的交联机制，凝胶可分为物理凝胶和化学凝胶。物理凝胶的胶体系统主要通过分子间力（范德华力、静电效应和非共价键）自组装而成，不涉及化学反应，且物理凝胶在pH值、温度等因素的影响下可逆[10]。物理凝胶的可逆性使其能够实现多次溶胶-凝胶相变，适用于多种应用[11]。相比之下，化学凝胶通过化学过程形成永久性交联，从而改善了机械性能、自修复性能、抗冻性和耐热性[[12], [13], [14]]。化学凝胶中的三维网络结构对化学和物理侵蚀具有更好的抵抗力[15]。虽然在材料科学领域中物理凝胶和化学凝胶各自都有重要应用，但目前功能性凝胶的研究热点主要集中在化学凝胶上。
由于无溶剂凝胶的缠结模量通常超过100 kPa，远高于软材料工程的应用阈值，因此存在一个关键的技术限制[12]。为了满足柔性设备的机械兼容性要求，有效调节材料模量至关重要。常见的解决方案是引入溶剂，从而构建基于溶剂的凝胶系统。当使用水作为溶剂时，可以得到水凝胶（图1c），水凝胶因其独特的亲水性和生物相容性而受到广泛研究[16]。然而，水凝胶的化学性质使其在极端环境中难以保持稳定：高温下容易失水，低温下容易冻结，且难以溶解疏水性物质[17]。为克服这些限制，人们提出了溶剂工程策略，即系统地筛选有机溶剂来替代水相，从而开发出有机溶剂基凝胶（有机凝胶，图1d）[18]。然而，目前使用的大多数有机溶剂具有毒性、挥发性和易燃性。因此，迫切需要寻找替代传统有机溶剂的新型溶剂来制备有机凝胶。
根据绿色化学和可持续发展的理念，新型绿色溶剂基凝胶应运而生。离子液体（ILs）具有几乎为零的蒸气压、可设计的结构和可调的性质，在许多应用中取代了挥发性有机化合物（VOCs）[[19], [20], [21]]。以ILs作为分散相构建的离子凝胶（iongels，图1e）[22,23]不仅继承了ILs的非挥发性、高导电性和宽电化学窗口，还表现出优异的机械稳定性[24]。与ILs类似，离子凝胶的广泛应用和工业应用主要受到经济因素的限制[25]。幸运的是，通过引入DES作为ILs的替代品，这一挑战得到了解决[26,27]。DES通过改变母体成分的结构或相对比例具有高度可调性[28]，已应用于萃取[29], [30], [31]、分析化学[32]等多个相关领域[33,34]。此外，将DES引入CS聚合物网络可使所得膜材料具有高度多孔的结构[35]，这种多孔性的可调性使得膜或凝胶的性质得以定制。在评估DES改性CS材料的长期稳定性时，还需综合考虑持续时间、多种环境条件和操作参数[35]。尽管DES被广泛归类为绿色和无毒溶剂，但有证据表明某些特定配方可能具有较低的毒性[36]。值得注意的是，DES不仅可以作为填充液体使用，还可以在凝胶形成过程中作为凝胶单体[37]，因此本文统一将基于DES的凝胶称为共晶凝胶（图1f）[38]，以便于表述和避免术语混淆，除非在讨论特定类型的DES或其详细成分之前另有说明。共晶凝胶成功克服了传统水凝胶和有机凝胶的技术限制，在多个领域展现出广阔的应用前景。
在本文中，首先将介绍DES的基本概念，包括其形成机制和典型制备方法，为五种DES类型及其设计原理提供背景知识。以每种DES类型为切入点，追踪DES的功能设计和共晶凝胶的制备过程，这与以往的出版物有所不同。通过关联每种DES的特性及其与现有凝胶系统的设计，从多个角度深入探讨相关内容，并提出新型DES的设计策略，为未来凝胶应用的研究提供灵感和新思路。
