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

水凝胶在柔性电子规模的应用远景与挑战：类组织的柔嫩导电材料在可一稔开拓、电子皮肤等规模应用普通，水凝胶因与生物软组织相通在东说念主机界面有后劲。但传统水凝胶存在脱水问题，在环境中会失去水分，变成僵硬无功能的现象，远隔其手脚相识导体替代物的应用。现在措置脱水问题的计谋，如添加保护层或吸湿分子，王人有局限性，开发高性能水凝胶已经繁重。

水凝胶的制备：系统考虑了非离子单体（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。通过原位开脱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收场协同交联。制备的水凝胶先透析去除未反馈物资，退换 pH 值，再部分干燥并在特定湿度和温度下均衡，以挥发开脱水。此外，将 PEDOT:PSS 引入水凝胶集会，制备不同含量的复合水凝胶。

性能测试纪律：收受差示扫描量热法（DSC）考虑水凝胶中水的纠合现象；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探究湿度对其影响；愚弄流变测试，包括温度扫描、漂泊应变扫描和期间扫描，考虑水凝胶的流变特点和自愈合性能；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，测试水凝胶手脚对东说念主体通顺（如手指鬈曲）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▼

考虑发现，DMAAPS 酿成的准水凝胶保水性能优异，在特定湿度下能保抓恒定分量超 30 天，在 40 - 80% RH 的宽湿度鸿沟内保抓近似皮肤的柔嫩度，杨氏模量在 54 - 118 kPa 窄鸿沟内变化。这归因于 DMAAPS 独到的分子结构，其与水分子互相作用强，分子能源学模拟清晰酿成的氢键数目多、寿命长。与其他单体酿成的水凝胶比拟，DMAAPS 准水凝胶的均衡水含量不受启动水含量影响。

DMAAPS 水凝胶的抗冻和自愈合性能▼

DSC 测试标明，DMAAPS 水凝胶中的水细致纠合且弗成冻结，使其具有本征抗冻性能。在 - 20°C 时，该水凝胶仍柔嫩活泼，而 AM 凝胶则僵硬。水凝胶具有细腻的自愈合能力，两个不同颜料的半块水凝胶战役几分钟即可自开拓，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经由中的可逆互相作用，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提高。该复合水凝胶在宽湿度鸿沟内保抓柔嫩，具有细腻的再水化能力，干燥后在高湿度环境下能罗致水分恢复兴水含量，且电学性能在干燥和再水化经由中可完竣复兴。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。

两性离子水凝胶手脚相识聪惠的柔性传感器▼

两性离子水凝胶在应变传感应用中弘扬出色，相对电阻变化与拉伸应变有关，在 0 - 500% 应变鸿沟内恰当抛物线方程，在 100% 应变时应变通盘为 1.27，500% 应变时升至 2.63 。水凝胶弹性好，在 150% 应变下拉伸和复兴弧线险些无滞后，在超高加载 / 卸载速度下能保抓周期性相貌相识。该水凝胶对东说念主体通顺和生理信号传感聪惠度高、相识性好，可相识监测手指不同角度鬈曲（15°、30°、60°、90°），及时准确检测手腕脉搏信号，且表皮安全性细腻，万古间战役皮肤无不良反馈。

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记载妥协码平台。在手指重要处安设两个水凝胶传感条采集双渠说念信号，对 26 个小写字母书写信号采集处理后磨练模子。扫尾清晰，该模子对字母掂量准确率可达 96.0%（F1 分数的宏不雅平均值），对短单词 “letter” 和 “good” 平均识别准确率离别为 85.0% 和 87.5%，对较詈骂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，无法保抓体式和导电性，导致信号无极，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，通往日除开脱水，制备了主要由大分子和小数纠合水构成的准水凝胶。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、自开拓能力和导电性。这些特点使水凝胶成为一种可靠、聪惠的应变传感器，简略用于检测东说念主体通顺和生理信号。此外，纠合机器学习算法，该水凝胶还简略收场智妙手写识别，为下一代可一稔、舒心、智能的柔性电子开拓提供了新的可能性。

Adv. Funct. Mater. 2025, 2422755

起原：高分子学东说念主