Meng Wu, Chenyu Qiao, Peng-Fei Sui, Jing-Li Luo, Zuoli Li, Yi Cao, Renjun Pei, Xuwen Peng,* and Hongbo Zeng* 等东谈主开发了受角质层启发的两性离子，用于智能柔性传感器，具备多种优良特质，为下一代东谈主机界面发展提供新想路。关系论文 “Stratum Corneum‐Inspired Zwitterionic Hydrogels with Intrinsic Water Retention and Anti‐Freezing Properties for Intelligent Flexible Sensors” 发表于Adv. Funct. Mater.

水凝胶在柔性电子限制的应用远景与挑战：类组织的柔嫩导电材料在可穿着开辟、电子皮肤等限制应用平庸，水凝胶因与生物软组织相同在东谈主机界面有后劲。但传统水凝胶存在脱水问题，在环境中会失去水分，变成僵硬无功能的景况，阻拦其行为通晓导体替代物的应用。现在处治脱水问题的战略，如添加保护层或吸湿分子，齐有局限性，开发高性能水凝胶还是宝贵。

水凝胶的制备：系统商榷了非离子单体（AM）、单离子单体（如 SPMK 和 MTAC）和两性离子单体（如 SBMA、MPC 和 DMAAPS）的吸湿性能。通过原位解放基团聚反馈合成水凝胶，利用化学交联剂（MBAA）、胶束交联（F127）以及醛改性的 F127 与氨基官能化单体间的亚胺键已毕协同交联。制备的水凝胶先透析去除未反馈物资，转念 pH 值，再部分干燥并在特定湿度和温度下均衡，以挥发解放水。此外，将 PEDOT:PSS 引入水凝胶鸠集，制备不同含量的复合水凝胶。

性能测试才略：摄取差示扫描量热法（DSC）商榷水凝胶中水的斡旋景况；通过拉伸测试评估水凝胶的拉伸性、韧性等机械性能，在不同湿度下测试以考虑湿度对其影响；期骗流变测试，包括温度扫描、回荡应变扫描和时刻扫描，商榷水凝胶的流变特质和自愈合性能；利用电化学职责站测量水凝胶的电导率等电性能；搭建定制平台，测试水凝胶行为对东谈主体畅通（如手指逶迤）和生理信号（如手腕脉搏）的传理性能。

本征抗脱水两性离子水凝胶▼

商榷发现，DMAAPS 变成的准水凝胶保水性能优异，在特定湿度下能保握恒定分量超 30 天，在 40 - 80% RH 的宽湿度领域内保握近似皮肤的柔嫩度，杨氏模量在 54 - 118 kPa 窄领域内变化。这归因于 DMAAPS 私有的分子结构，其与水分子相互作用强，分子能源学模拟走漏变成的氢键数目多、寿命长。与其他单体变成的水凝胶比拟，DMAAPS 准水凝胶的均衡水含量不受运行水含量影响。

DMAAPS 水凝胶的抗冻和自愈合性能▼

DSC 测试标明，DMAAPS 水凝胶中的水细巧斡旋且不成冻结，使其具有本征抗冻性能。在 - 20°C 时，该水凝胶仍柔嫩生动，而 AM 凝胶则僵硬。水凝胶具有淡雅的自愈合才能，两个不同神采的半块水凝胶战争几分钟即可自成就，能承受较大变形。愈合 30 分钟后，拉伸率可达 430%，愈合后果高。其自愈合性能源于交联历程中的可逆相互作用，如席夫碱键、分子间离子键等。

PEDOT:PSS 复合两性离子水凝胶▼

引入 PEDOT:PSS 提高了水凝胶的导电性，如 D - P3.5 水凝胶电导率达0.052±0.004 S m −1。同期，机械性能也增强，D - P2.5 水凝胶拉伸应变比 D - P0 提高两倍多，断裂应力和韧性大幅进步。该复合水凝胶在宽湿度领域内保握柔嫩，具有淡雅的再水化才能，干燥后在高湿度环境下能招揽水分恢还原水含量，且电学性能在干燥和再水化历程中可完竣回应。此外，复合水凝胶保留了自愈合性能，包括机械和电学自愈合。

两性离子水凝胶行为通晓智慧的柔性传感器▼

两性离子水凝胶在应变传感应用中阐扬出色，相对电阻变化与拉伸应变关系，在 0 - 500% 应变领域内稳健抛物线方程，在 100% 应变时应变系数为 1.27，500% 应变时升至 2.63 。水凝胶弹性好，在 150% 应变下拉伸和回应弧线着实无滞后，在超高加载 / 卸载速度下能保握周期性花样通晓。该水凝胶对东谈主体畅通和生理信号传感智慧度高、通晓性好，可通晓监测手指不同角度逶迤（15°、30°、60°、90°），及时准确检测手腕脉搏信号，且表皮安全性淡雅，万古刻战争皮肤无不良反馈。

基于机器学习算法的智妙手写识别平台▼

基于水凝胶应变传感器和机器学习算法，构建了高精度的手指书写纪录息争码平台。在手指要津处装配两个水凝胶传感条采集双渠谈信号，对 26 个小写字母书写信号采集处理后历练模子。甘休走漏，该模子对字母估量准确率可达 96.0%（F1 分数的宏不雅平均值），对短单词 “letter” 和 “good” 平均识别准确率隔离为 85.0% 和 87.5%，对较吊问语识别准确率也能达 70% 以上。比拟之下，非保水的 AM - P 凝胶因水分快速流失，无法保握体式和导电性，导致信号腌臜，模子识别准确率极低。

开发了基于两性离子团聚物的本征抗脱水水凝胶，通曩昔除解放水，制备了主要由大分子和一丝斡旋水构成的准水凝胶。这种水凝胶不仅具有优异的保水性和抗冻性，还通过引入PEDOT:PSS和三重交联机制，具备了高强度、高拉伸性、弹性、自成就才能和导电性。这些特质使水凝胶成为一种可靠、智慧的应变传感器，粗略用于检测东谈主体畅通和生理信号。此外，斡旋机器学习算法，该水凝胶还粗略已毕智妙手写识别，为下一代可穿着、酣畅、智能的柔性电子开辟提供了新的可能性。

Adv. Funct. Mater. 2025, 2422755

泉源：高分子学东谈主