近日，我院科研团队在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》发表了题为“Dynamic non-covalent synergistic zwitterionic hydrogel for wearable strain sensing and human-machine interaction”（动态非共价协同两性离子水凝胶用于可穿戴应变传感与人机交互）的研究论文。栾竞择作为论文第一作者，韩丹丹教授为通讯作者，吉林化工大学论文第一通讯单位。该研究围绕高性能柔性传感材料设计及智能可穿戴器件应用展开，为多功能导电水凝胶材料的发展提供了新策略。

随着柔性电子技术的快速发展，可穿戴健康监测、人机交互、电子皮肤以及软体机器人等领域对柔性功能材料提出了更高要求。然而，传统导电水凝胶在实际应用中仍面临机械性能、电导性能、界面稳定性以及环境适应性难以兼顾等问题，尤其是在大形变和低温环境下容易出现结构破坏、离子传输受阻以及信号稳定性下降等不足。

针对上述问题，研究团队受到天然细胞外基质中多重弱相互作用协同机制的启发，提出了一种“三重协同仿生策略”，构建了动态非共价协同两性离子水凝胶（Zn-ICH）。该体系通过聚丙烯酰胺/磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯（PAM/SBMA）共价网络提供稳定结构支撑；利用Zn²⁺与海藻酸钠（SA）羧基之间形成的动态配位网络实现能量耗散与结构自修复；同时借助两性离子基团和甘油构建稳定水合微环境，促进连续离子传输并提升低温适应能力。

研究结果表明，所制备的Zn-ICH水凝胶具有优异的综合性能，最大拉伸应变达到2100%，在−20 ℃条件下仍保持3.9 mS·cm⁻¹的离子电导率。基于该水凝胶构建的柔性应变传感器在0–500%应变范围内表现出稳定响应，灵敏度因子（GF）达到0.93–1.29，可实现对手指、手腕、肘部、膝盖、眉毛以及喉部等人体运动和生理信号的精准监测。

进一步地，研究团队构建了基于Zn-ICH水凝胶传感器的人机交互系统，实现了对机械臂的实时控制，动作同步准确率达到99%。此外，将Zn-ICH作为锌离子电容器凝胶电解质时，器件表现出150 mAh·g⁻¹的比容量，并在5000次循环后保持95%的容量保持率，展现出其在柔性储能与智能可穿戴电子领域的应用潜力。

论文信息：
Dynamic non-covalent synergistic zwitterionic hydrogel for wearable strain sensing and human-machine interaction. Jingze Luan, Yue Zhang, Weiwei Jian, Jialin Geng, Chunbo Xu, Yihao Yang, Dandan Han*. Chemical Engineering Journal, 2026, 544, 178947.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.178947

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