柔性可穿戴電子設(shè)備在智能傳感器、柔性機(jī)器和表皮電子學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，導(dǎo)電水凝膠具有優(yōu)異的機(jī)械性能、高離子導(dǎo)電性、良好的生物相容性以及與軟組織的相似性程度高，被認(rèn)為是一種很有前景的候選材料。皮膚運(yùn)動(dòng)過(guò)程常伴隨復(fù)雜的多維度形變，如拉伸、起皺和彎曲，這對(duì)水凝膠傳感器的強(qiáng)度和韌性提出了較高要求。精準(zhǔn)感知這些形變是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和健康管理的關(guān)鍵。因此，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高拉伸強(qiáng)度和高韌性對(duì)于提升導(dǎo)電水凝膠的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值至關(guān)重要。然而，導(dǎo)電水凝膠往往難以同時(shí)具備高拉伸強(qiáng)度和高韌性，這一矛盾?chē)?yán)重限制了其循環(huán)穩(wěn)定性和機(jī)械耐用性的提升。
近日，河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院能源催化材料團(tuán)隊(duì)在可穿戴手勢(shì)識(shí)別研究中取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)模仿蜘蛛絲的軟硬多相結(jié)構(gòu)，在硬相氫鍵有機(jī)框架（HOF-F）孔道中進(jìn)行低共熔溶劑聚合（PDES）制備了軟硬多相導(dǎo)電水凝膠（HOF-F/PDES）。硬相HOF-F上的氟基團(tuán)與軟相PDES之間產(chǎn)生多重非共價(jià)作用，促進(jìn)了水凝膠的能量耗散和離子傳輸，從而使其強(qiáng)度、韌性和導(dǎo)電性顯著優(yōu)于不含氟基團(tuán)的HOF水凝膠。當(dāng)HOF-F/PDES用作應(yīng)變傳感器時(shí)，表現(xiàn)出快速的響應(yīng)時(shí)間、高的靈敏度以及長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)HOF-F/PDES傳感器能夠監(jiān)測(cè)人體活動(dòng)，并與可穿戴手套結(jié)合，識(shí)別和轉(zhuǎn)換手勢(shì)。
這項(xiàng)工作不僅為設(shè)計(jì)用于可穿戴手勢(shì)到識(shí)別轉(zhuǎn)換設(shè)備的堅(jiān)韌且導(dǎo)電的水凝膠提供了新的見(jiàn)解，而且還為基于HOFs水凝膠的下一代智能電子設(shè)備的發(fā)展提供了新方案。
相關(guān)成果以“Energy Dissipation Mediated by Multiple Noncovalent Interactions in Hydrogen-Bonded Organic Frameworks-Based Hydrogels for Wearable Gesture-to-Recognition Translation”為題發(fā)表在A(yíng)ngewandte Chemie International Edition?上（ Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202514750.），王瑞虎研究員和王丹博士為論文通訊作者，碩士生劉國(guó)輝為論文第一作者。
全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202514750\
文圖/劉國(guó)輝 王丹丹 審核/李敬德 王瑞虎
