滑水鞋1、飞秒激光直写3D仿⽣响应型⽔凝胶微致动器 FOSY据中科院官⽹报道，中国科学院理化技术研究所仿⽣智能界⾯科学中⼼有机纳⽶光⼦学实验室研究员郑美玲团队在4D刺激响应型仿⽣⽔凝胶微致动器的制备及应⽤⽅⾯取得新进展。研究合成了刺激响应型光刻胶前驱体，并结合结构设计，采⽤飞秒激光直写技术制备出4D刺激响应型⽔凝胶微结构。微⽶级⽔凝
软母排胶致动器表现出快速的pH响应，还可通过pH响应来调控微颗粒的捕获和释放⾏为。飞秒激光直写技术是实现响应型⽔凝胶结构微型化的重要⼿段。该技术采⽤飞秒激光作为光源，激光束经物镜聚焦到光刻胶中，基于⾮线性光学效应，聚合反应仅发⽣在光⼦数密度极⾼的中⼼区域，因此具有⾼精度、真三维的特点。研究利⽤刺激响应型光刻胶，优化飞秒激光直写参数及激光加⼯路径，获得了响应⾏为可控的4D⽔凝胶微结构。研究改变激光加⼯参数来调节⽔凝胶微结构局部区域的交联密度，从⽽获得可控的pH响应⾏为，变形时间短⾄1.2秒，恢复时间为0.3秒。在此基础上，科研⼈员受捕蝇草捕获⾏为的启发，设计并加⼯了仿⽣不对称⽔凝胶微致动器，通过pH触发，实现和调节了其形状变化，捕获了单个或多个微颗粒，并可控地实现了微颗粒的同时释放或顺次释放。研究团队对仿⽣⽔凝胶微致动器的控制操纵将增加精确捕获和释放微⼩物体的潜⼒，使智能⽔凝胶微致动器的制备成为可能。这种微致动器在软体机器⼈、微传感器和微电⼦机械系统（MEMS）等研究领域具有潜在的应⽤价值。 2、基于电渗膨压的⽔凝胶基强快速致动器
⽔凝胶，因其柔软性、透明性和刺激响应性等优异性质，作为软致动器材料，是极具前景的。然⽽，传统刺激响应型⽔凝胶致动器，是采⽤渗透驱动的致动机制，致动⼒较弱，响应速度较慢。⽽且，能承受的压⼒也 很有限，如果压⼒太⼤，传统刺激响应型⽔凝胶致动器，就会崩溃或碎掉。主要是因为传统刺激响应型⽔凝胶，低模量和渗透驱动的慢⽔扩散，使得弱和慢致动过程，仍然具有挑战性。韩国⾸尔⼤学Ho-Young Kim，Jeong-Yun Sun团队Hyeonuk Na等，利⽤膨压和电渗，实现⽔凝胶基强⽽快的致动器。选择性渗透膜限制了凝胶制造的膨压致动器，可以保持驱动凝胶膨胀的⾼渗透压；因此，这种致动器⽤1.16⽴⽅厘⽶⽔凝胶制成，可以承受较⼤应⼒[在96分钟（min）内0.73兆帕（MPa）]。电渗加速了⽔的传输，凝胶迅速溶胀，提⾼了启动速度（9min内0.79MPa）。该实验策略，使柔软⽔凝胶，能够在⼏分钟内打破壁垒brick，并快速构建⽔下结构。该项研究，将⽔凝胶包裹在相对坚硬但柔韧的半透膜中，显著增加了⽔凝胶的驱动应⼒，这限制了横向变形。这种效应类似于在⽣物细胞中看到的膨压。向⽔溶液中加⼊电解质，并施加电场也可以提⾼驱动速度，从⽽将驱动时间从数⼩时缩短到数分钟。该项研究以Hydrogel-based strong and fast actuators by elec troosmotic turgor pressure为题，发表在Science上。
3、双⽹络导电聚合物⽔凝胶
南⽅科技⼤学材料科学与⼯程系郭传飞团队报道了⼀种由PEDOT:PSS和聚⼄烯醇（PVA）组成的双⽹络导电聚合物⽔凝胶(PEDOT:PSS/PVA DN)，该材料具有⾼电导率（~10 S cm−1）和优异的拉伸性（~150%）。研究者采⽤降低PVA的含量的策略，来显著提⾼前体⽔凝胶中PEDOT:PSS与PVA的相对质量⽐（约为1:1），然后使⽤酸处理来构建⾼导电聚合物⽹络，并通过去溶胀来浓缩固体组分（PEDOT:PSS和PVA），从⽽获得了⾼含量PEDOT:PSS（~5.5 wt.%）的双⽹络⽔凝胶。研究者将这种⽣物可粘附导电⽔凝胶粘附在肌⾁上，在⼤⿏模型中进⾏稳定和长期的体内肌电（EMG）信号记录；粘附在坐⾻神经上时，可在在低⾄125 mV的刺激电压下进⾏可靠的电刺激。研究者认为制备⾼导电性和⾼延展性双⽹络导电⽔凝胶的⽅法也可能扩展到其他材料系统，以推动下⼀代⽣物电⼦学的发展。研究成果以Highly conducting and stretchable double netw ork hydrogel for soft bioelectronics为题发表于Adv. Mater.铠装铂热电阻
4、形状记忆⽔凝胶的通⽤策略
葡萄⽛阿威罗⼤学的⼀个研究团队报告了⼀种将⾮热响应⽔凝胶转化为具有形状记忆能⼒的热响应⽔凝胶系统的简便⽅法。作为概念验证，他们在热敏聚氨酯(CHTMA)甲基丙烯酸壳聚糖、明胶(GELMA)、海带素(LAM MA)或透明质酸⽔凝胶(HAMA)中嵌⼊聚氨酯⽹，提供了具有形状记忆能⼒的⽔凝胶复合材料。按照这个思路，研究⼈员开发出形状记忆⽔凝胶，获得了良好的形状固定率（50-90%）和良好的形状恢复率，其37度下⼏乎瞬间恢复⾄达到100%。细胞相容性测试表明，在所有形
视频无线传输状记忆过程中，⽆论是⽔凝胶顶部细胞还是被⽔凝胶包裹的细胞都具有良好的⽣存能⼒。这种简单的⽅法开辟了⼀种⼴泛的可能性，设计出的⽔凝胶可⽤于多种⽣物和⾮⽣物⽤途。研究成果以Universal Strategy for Designing Shape Memory Hydrogels为题发表于AC S Materials Lett.。
5、利⽤类共价氢键的相互作⽤实现的通⽤⽔凝胶⽹络修复策略
浙江⼤学的曲绍兴团队报道了⼀种通过类共价氢键作⽤实现海藻糖⽹络修复的策略，以改善⽔凝胶的⼒学性能，同时使其能够耐受极端环境条件，并保持合成的简单性，这被证明对各种⽔凝胶都是有⽤的。海藻糖改性⽔凝胶的⼒学性能(包括强度、伸长性和断裂韧性)在较宽的温度范围内得到显著提⾼。在脱⽔后，改性⽔凝胶保持其超弹性和功能，⽽未改性的⽔凝胶崩解。这⼀策略为合成具有极强耐受性、⾼度可伸缩性和韧性的⽔凝胶提供了⼀种通⽤的⽅法，使其在各种条件下都具有潜在的应⽤前景。相关⼯作以题为“A versatile hydro gel network–repairing strategy achieved by the covalent-like hydrogen bond interaction”的研究性⽂章在Scie nce Advances上发表。
6、宽温区⽆枝晶⽔系锌离⼦电池⽤键调节⽔凝胶电解质
据中科院官⽹报道，⽔系锌离⼦电池具有安全、成本低、环保、资源丰富且电化学特性优异等优点，被认为是有前景的储能器件。但该类电池常⽤的液体电解液具有析氢析氧等副反应，同时还有较差的⾼低温性能和泄露的危险。凝胶电解液是由⽔和聚合物基质组成的⽹络结构体系，既能抑制副反应的
重型工程洗轮机发⽣，也能防⽌泄露，是有发展前景的⽔系电解质。基于此，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所能源材料与器件研究部研究员胡林华团队和⽯家庄学院教授季登辉合作开发了⼀种机械性能优异、离⼦电导率⾼和具有宽操作温区（-20—60℃）的功能性⽔凝胶电解质。由该⽔凝胶制备的锌离⼦电池具有稳定的循环性能（循环超过30 00 h）、优异的电化学性能（在5 A/g下循环10000圈，容量为185 mAh/g）和⾼可逆的锌嵌⼊/脱出（库伦效率达到99.5%），在-20—60℃的温度条件下，具有很好的稳定性和⾼的容量。此外，这种功能性⽔凝胶具有很好的拉伸、扭曲、压缩和吸附性能，使其具有制备柔性储能器件的潜⼒。以此⽔凝胶为基础制备的柔性软包电池具有很好的机械稳定性，在不同的弯曲⾓度下仍能保持稳定的电压和容量。这种多功能凝胶电解质为开发⾼性能可充电⽔系锌离⼦电池提供了⼀种策略。相关成果以“Bonding interaction regulation in hydrogel el ectrolyte enable dendrite-free aqueous zinc-ion batteries from −20 to 60 °C”为题，发表在Chemical Enginee ring Journal 上。
7、超级可拉伸、快速⾃愈能⼒的离⼦⽔凝胶
北京纳⽶能源与系统研究所李⾈研究员团队通过利⽤Li+的⾼⽔合能调节⽔凝胶材料在低温下的⾼分⼦链扩散能⼒和动态相互作⽤，制备了⼀种在超低温环境(-80℃)下具有稳定⾃愈合性能的多功能离⼦⽔凝胶(SSIH)。通过系统优化，该离⼦⽔凝胶可实现在受损后10分钟内的快速⾃愈合、愈合后的材料可承受超过7000%以上的⼤变形，11.76 S/cm的稳定电导率和长达到13个⽉的综合性能稳定性。特别是，
即使在-80℃的极端低温环
境下，这些实⽤性能也能很好地保持，这为⽬前⽔凝胶基的⾃愈材料在零摄⽒度下由于⽔分和聚合物链段冻结⽽失效的问题提供了可⾏的解决⽅案。在这项⼯作中，李⾈研究员团队通过仿⽣有髓轴突的结构和信号传输功能，展⽰了⼀种基于SSIH 的⼈⼯神经纤维(SSANF)，⽤于实现⾼保真和⾼通量的信息交互。将该⼈⼯神经纤维集成到多功能机器⼈时，SSANF展⽰了它在实时集成信号传递中的⽤途。克服了传统⾦属导线⽆法拉伸和易拉断的缺陷，SSANF在反复⼤变形下可保持稳定的传输性能，这使全柔性集成系统成为可能。基于该多功能离⼦⽔凝胶的仿⽣器件将使仿⽣智能机器⼈更接近模拟复杂的⽣物系统，为机器⼈在极端条件下完成⽆⼈任务开辟更⼴阔的应⽤场景。相关研究成果以题为:“Ultra-stretchable and fast self-healing ionic hydro gel in cryogenic environments for artificial nerve fiber”发表在最新⼀期Advanced Materials。
据中科院兰州化物所官⽹介绍，受鲶鱼肌⾁硬化触发的表⽪系统润滑转变⾏为启发，中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室周峰研究员团队，报道了⼀种新型模量⾃适应润滑⽔凝胶材料。该材料由微⽶级厚度的表⾯聚电解质亲⽔润滑层和具有热触发相变特征的⽔凝胶承载层组成。在低温条件下，材料处于柔软状态（模量：~0.3 MPa），滑动剪切会引起材料的严重弹性形变，摩擦对
偶与材料表⾯接触充分，使得界⾯摩擦系数较⼤（µ~0.37）。在维持材料表层⽔化状态不变的条件下，对该材料进⾏加热致使承载层凝胶发⽣相分离进⽽变硬（模量：~120 MPa），可⼤幅度抑制滑动剪切过程中材料的变形，从⽽导致摩擦对偶与材料表⾯接触⾯积减⼩，摩擦系数显著降低（μ~0.027）。该研究对认识接触与摩擦、润滑⾏为的科学关系，发展⾼性能⽔润滑涂层，开发仿⽣智能润滑系统和软体机器⼈具有重要意义。该研究⼯作以“Modulus ad aptive lubricating prototype inspired by instant muscle hardening mechanism of catfish skin” 为题发表在Nat
