导电水凝胶因其优异的导电性、类皮肤模量和良好生物相容性，被视为柔性导电材料的理想候选。然而，传统水凝胶骨架中的亲水基团使其在潮湿环境中极易吸水膨胀，导致机械性能显著下降，并严重影响传感精度。更关键的是，潮湿条件下材料表面形成的水合层会阻碍水凝胶与基底的相互作用，削弱粘附力，增加脱落风险，制约了其在水下等复杂场景的长期稳定应用。因此，开发抗溶胀水凝胶对保障水下活动的安全监测至关重要。
针对这一挑战，福州大学赖跃坤教授、黄剑莹教授团队和安徽农业大学朱天雪教授近期通过简便的“一锅法”，成功制备了一种新型双网络水凝胶（PAHCT）。该工作以丙烯酸（AA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、单宁酸（TA）和季铵化壳聚糖（QCS）为原料，通过一步自由基聚合，巧妙构建了基于多重氢键、静电相互作用及链缠结协同的高密度交联双网络结构，专为两栖环境运动传感设计。相关成果以“UV-cured Dense Double Network Hydrogel via Multiple Dynamic Crosslinking for Stable Amphibious Motion Sensing”为题发表于国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》。
创新设计与卓越性能：
（1）双网络协同增强：PAHCT水凝胶由丙烯酸与甲基丙烯酸羟乙酯共聚形成第一网络，季铵化壳聚糖（QCS）构成第二网络，并引入单宁酸（TA）作为多功能组分。
（2）多重动态交联：丙烯酸电离产生的羧基与壳聚糖季铵根之间形成强静电作用；同时，单宁酸的酚羟基、聚丙烯酸链段的羧基以及甲基丙烯酸羟乙酯的酯基之间产生丰富的多重氢键。这些密集的动态相互作用，结合聚合物链的物理缠结，极大提升了水凝胶的交联密度。
图一PAHCT水凝胶的合成机理及相关表征
高交联密度赋予水凝胶优异的力学性能（拉伸率高达990%，断裂强度96 kPa）和突出的抗疲劳性（循环拉伸测试表现稳定）。单宁酸的引入则贡献了强大的普适性粘附力（对多种基材粘附牢固，10次循环后强度无衰减）。
图二水凝胶的力学及粘附性能
基于PAHCT水凝胶优异的拉伸性和粘附性，团队系统测试了其传感性能：
宽应变范围与稳定性：传感器具备宽应变传感范围，且在50-200 mm/min的不同拉伸速率下，电阻变化（ΔR/R₀）保持稳定。
高分辨与可靠性：能清晰区分10%-500%应变下的循环信号，电阻变化呈现周期性且高度稳定，并在长达800次的循环测试中表现可靠。
图三PAHCT水凝胶的传感性能
正是得益于多重交联构筑的高密度网络，PAHCT水凝胶展现出卓越的抗溶胀性能。在水环境中浸泡7天后，其平衡溶胀率仅为5.5%，远优于传统水凝胶。成功实现了水下莫尔斯电码通信：通过定义手指弯曲30°和90°分别对应“点”和“划”，利用实时电阻变化精准传输了“SOS”及“help me”求救信号。并且可以作为应变传感器精准捕获微动作与大关节运动。
图四抗溶胀性能及水下传感性能
图五水下通信及水下运动监测
此项研究开发的PAHCT抗溶胀导电水凝胶，有效解决了传统水凝胶在水下环境的关键限制，为开发稳定、可靠的两栖可穿戴传感器，特别是水下救援通信装备，提供了强有力的材料支撑和技术路径。
论文信息：
UV-Cured Dense Double Network Hydrogel via Multiple Dynamic Crosslinking for Stable Amphibious Motion Sensing
Ruizi Wu, Tianxue Zhu*, Yimeng Ni, Che Wu, Wenyi Wang, Kunyang Zhao, Jianying Huang*, Yuekun Lai*, Adv. Funct. Mater. 2025, 35, e2515120.
https://doi.org/10.1002/adfm.202515120
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