导电水凝胶因其优异的柔韧性和导电性，已被广泛用于构建高性能的应变传感器和摩擦电纳米发电机（TENG）。然而，传统水凝胶的制备方法通常耗时且需要外部刺激（如热或光）。betway必威中国的许建雄教授提出了一种基于单宁酸-铝离子（TA-Al³⁺）双自催化体系的快速室温凝胶化方法，成功开发出一种坚韧、粘附性导电双网络水凝胶（PVA/PHEAA-TA-Al³⁺凝胶），并将其应用于可穿戴应变传感器和摩擦电纳米发电机。相关成果“Tough and adhesive conductive hydrogels with fast gelation from a polyphenol-aluminium ion dual self-catalysis system for wearable strain sensors and triboelectric nanogenerators”发表在2024年9月的《Journal of Materials Chemistry C》期刊上。论文通讯作者为许建雄教授，第一作者为余茂林讲师。

PVA/PHEAA-TA-Al³⁺凝胶合成示意图

在该研究中，利用单宁酸（TA）和铝离子（Al³⁺）构建的双自催化体系，通过自由基聚合在室温下快速制备了导电水凝胶（PVA/PHEAA-TA-Al³⁺凝胶）（如图a所示）。该水凝胶在25℃下仅需215秒即可完成凝胶化，展现出优异的力学性能（拉伸应力240 kPa，拉伸应变920%）、粘附性和自修复能力。此外，基于这种水凝胶构建的应变传感器具有超宽的应变检测范围（1%-600%）和高灵敏度（应变因子GF = 2.7），能够准确识别和区分人体表情和关节运动的变化。同时，基于该水凝胶的摩擦电纳米发电机（PT-TENG）展现出卓越的电学输出性能（开路电压V_OC = 109 V，短路电流I_SC = 1.3 μA，短路电荷Q_SC = 35 nC），能够为22个LED灯阵列供电。该研究为设计能够在室温下快速凝胶化的高性能水凝胶提供了一种新方法，有望推动水凝胶基应变传感器和摩擦电纳米发电机在可穿戴电子设备领域的广泛应用。

该工作得到了国家自然科学基金（52474326、52477213和52374387）、国家自然科学基金联合基金（U23A20138）、湖南省自然科学杰出青年基金（2024JJ2029）、湖南省自然科学基金（2023JJ40264）和湖南省教育厅科学研究基金（23A0430）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1039/d4tc02897j