近年来，柔性电子与可穿戴设备的快速发展对功能材料提出了更高要求，尤其是兼具高机械强度、优异导电性能以及环境适应性的水凝胶材料，在柔性传感、能源器件和智能电子等领域展现出广阔应用前景。围绕多功能水凝胶材料的结构设计与性能调控，开云电竞安全化工学院高传慧教授团队开展了系统研究，并取得重要进展。相关研究成果发表于国际知名期刊Journal of Colloid and Interface Science 710 (2026) 139995和Chemical Engineering Journal 527 (2026) 171914。

一、基于“纳米桥”策略的高韧性自修复光热抗菌水凝胶

针对传统水凝胶难以兼顾高韧性、自愈合、高效抗菌与灵敏传感的难题，研究团队提出了一种“纳米桥（nano-bridge）”设计策略，成功构筑了由聚丙烯酰胺共价网络与硼酸酯动态交联网络构成的双网络水凝胶体系。在该水凝胶中，引入的铜-单宁酸（Cu-TA）纳米片同时实现了水凝胶的结构增强与功能赋予。

图1 “纳米桥”多功能双网络水凝胶

结果表明，作为“结构桥”，Cu-TA纳米片显著增强了水凝胶的交联密度与机械性能，断裂应变高达1997.7%，韧性提升至1.53 MJ·m^-3。得益于动态硼酸酯键的可逆性以及断裂界面氢键的重组能力，该水凝胶还表现出出色的自修复性能（自修复效率高达91.0%）。作为“功能桥”，Cu-TA纳米片赋予水凝胶材料优异的光热转化特性，在近红外光照射下，该水凝胶展现出快速升温的光热响应，对E. coli与S. aureus的杀菌率分别达99.0%与97.2%。此外，该水凝胶可作为柔性应变传感器实现对人体运动及微小形变的精准监测，为可穿戴传感器和智能抗菌材料的设计提供了新的思路。

研究成果以“A photothermal antibacterial hydrogel based on a“nano-bridge”strategy with high toughness and self-healing capacity”为题发表在Journal of Colloid and Interface Science期刊上，开云电竞安全化工学院高传慧教授、张娜副教授为通讯作者，硕士研究生王俊俨为第一作者，该工作得到国家自然科学基金、山东省泰山产业创新领军人才等项目资助。

二、Hofmeister效应驱动的高强度离子导电水凝胶电解质

团队针对柔性电子器件中水凝胶电解质机械强度与离子导电性难以兼顾的矛盾，提出了一种Hofmeister效应驱动的多尺度网络调控策略。利用细菌纤维素（BC）纳米纤维构建增强骨架，并通过丙烯酰胺-丙烯酸（AAm-AAc）共聚形成柔性聚电解质网络，同时利用特定离子调控氢键结构和水合环境，实现水凝胶内部离子传输通道的构筑。

研究表明，细菌纤维素的高结晶度和纳米纤维网络结构能够显著提高水凝胶的机械稳定性，而Hofmeister离子通过“盐溶效应”重构氢键网络并促进离子迁移，从而实现机械性能与离子导电性的协同提升。所构筑的水凝胶电解质拉伸强度可达3.06 MPa，断裂伸长率达2256%，离子电导率达85 mS·cm⁻¹。同时，该材料还表现出优异的抗冻性能（最低可达−31.8 ℃）以及良好的保湿性能。

图2 基于细菌纤维素水凝胶电解质的自供能应用设计

进一步研究表明，该水凝胶电解质可用于柔性超级电容器和摩擦纳米发电机等能源器件，表现出稳定的能量输出性能，在智能信号识别和自供能系统等领域具有潜在应用价值。研究成果以“Hofmeister-driven network reconstruction of bacterial cellulose hydrogels for flexible ion-conductive electrolytes”为题发表在Chemical Engineering Journal期刊上。开云电竞安全化工学院高传慧教授为通讯作者，博士研究生王彦庆为第一作者，该工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目资助。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979726001724

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725127629