随着科技的不断进步，人机交互领域对于更自然、便捷的交互方式的需求日益迫切。传统的输入设备因存在依赖电源、操作受限或设备笨重等不足，难以满足日益增长的沉浸式交互需求。人类的手部以其高度的灵活性和精准性，能够实现复杂多样的手势以及与物体的精细交互，使其成为人机交互的理想媒介。因此，开发一种新型的、自供电的、可穿戴的人机交互设备具有重要意义。

  近期，太原理工大学集成电路学院张虎林教授团队设计了一款自供电水凝胶虚拟交互界面。受藻类极端环境适应机制的启发，该团队将海藻糖和甘油引入聚乙烯醇（PVA）水凝胶网络中，同时掺入氯化锂（LiCl）以增强导电性，最终设计出具有优异拉伸性、强粘附性和快速自愈合能力的水凝胶（PTGLi）。具有极简结构设计的水凝胶可以保形地粘附在手部以实现可穿戴性。利用热电效应和主动压阻效应的协同耦合，通过其对体温的固有响应以及在机械应变下的实时压阻调制，将动态手势转化为可检测的电信号，实现自供电传感。结合深度学习该界面可实现多种交互任务，例如手语识别、键盘文本输入和鼠标控制等，且特定任务的准确率超过96%，为具身交互领域提供了一种经济、高效且极具创新性的解决方案。该工作以“Self-powered versatile on-hand virtual interface enabled by thermogalvanic hydrogel”为题发表在《Chemical Engineering Journal》（IF=13.4）。太原理工大学硕士生魏瑞鑫为第一作者，通讯作者为太原理工大学张虎林教授。该研究得到了国家自然科学基金、山西省科技合作与交流专项和山西省研究生科技创新项目的支持。

图1. 基于水凝胶虚拟界面的示意图和多样化应用

图2. 水凝胶的机械性能、粘附性、自愈合性、透明度和抗冻性

图3. 水凝胶的动态应变传感性能

图4. 自供电多功能手部虚拟界面

  该成果是张虎林教授团队关于凝胶热电器件研究的最新进展之一，这项工作构想了深度学习辅助的热电凝胶在具身交互中的广阔前景。自2021年以来，张虎林教授团队制备了一系列基于不同聚合物网络和氧化还原对的热电凝胶可穿戴器件，并致力于开拓凝胶器件在人体健康监测和信息交互领域的应用场景，取得了一系列重要研究成果，具体详见：

https://cic.tyut.edu.cn/info/1893/9257.htm

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.167739