兼具类皮肤的柔软触感、橡胶级的力学韧性，且具备可持续自发电功能，是下一代柔性电子皮肤实现穿戴适配、健康监测、人机交互等核心应用的关键前提。作为柔性电子领域的核心基材，传统水凝胶虽能模拟皮肤的柔软质地与生物相容性，可其内部网络结构松散，力学性能存在明显短板，不仅拉伸强度低、易断裂，受压时还易发生不可逆破损，难以适应复杂的穿戴场景；而科研人员为改善其导电性能、实现自发电潜力而添加导电填料时，又会破坏水凝胶原本的网络交联结构，导致材料弹性显著下降、透明度降低，最终陷入“机械性能与电气性能此消彼长、难以兼顾”的发展瓶颈，严重制约了电子皮肤的产业化推进。

  近日，北京化工大学张立群院士团队刘军教授、冯岸超教授、张玮峰副教授与中科院北京纳米能源与系统研究所王中林院士团队强强联手，打破僵局。研究团队提出了一种基于主客体相互作用、氢键和静电耦合的全新设计策略，制备出一种集超高弹性、自修复、强粘附和离子发电能力于一体的“六边形战士”超分子水凝胶。

  2026年5月9日，该成果以 Multifunctional Elastic Supramolecular Hydrogels with Self-Healing, Adhesive, and Ionic Thermoelectric Property for Flexible Sensing and Energy Harvesting 为题，荣登国际顶刊 《Advanced Materials》。

图1超分子水凝胶的合成、相互作用与表征。

突破极限：里外兼修的“超能”材料

  水凝胶凭借协同超分子作用构建，实现机械性能与多功能特性的双重突破，是下一代柔性电子的理想材料。这种水凝胶不仅拥有超越绝大部分同类材料的机械性能，更在多个维度实现了平衡与突破：超长拉伸，高效阻尼：该凝胶可承受超过2173% 的极限拉伸，强度达340 kPa，韧性高达2.88 MJ/m3。具备出色阻尼与耗能特性，抗穿刺、耐形变，力学表现远超传统水凝胶。“断肢”重连，瞬息自愈：依托主客体、氢键与静电三重动态可逆作用，断面轻触即可快速重构。室温自愈后可轻松承重，经多次切割 - 愈合循环，离子导电性能几乎无衰减，机械与电学功能同步恢复。广谱粘附，强效抑菌：可牢固粘接金属、玻璃、高分子材料及生物皮肤，重复使用粘附效率超 75%。搭载季铵盐结构，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌抑菌率均超99.99%，穿戴与生物应用更安全。

图2水凝胶的光学透明性、力学性能、抗穿刺性、循环拉伸特性、流变行为与阻尼性能。

图3超分子水凝胶自修复机制、力学与导电性能恢复、粘附原理及多材质粘附效果。

一身三用：传感、摩擦电与热电的“全能协同”

  依托独特的离子型超分子导电网络，这款水凝胶真正实现一材多能、多场景复用，打通柔性电子感知与供能闭环：高灵敏运动感知：作为应变传感器，可精准捕捉手指、手腕、膝盖等人体细微运动，响应快、信号稳，200 次循环拉伸仍保持稳定输出，适配电子皮肤与穿戴式长期监测。机械能高效捕获：以水凝胶为电极构筑摩擦纳米发电机（TENG），可高效回收拍打、接触等低频机械能，可直接点亮 15 颗商用 LED；同时支持液滴发电，将水滴冲击能量转化为稳定电能，实现固–固、液–固双模式能量收集。微温差即可发电：材料展现优异p 型离子热电特性，塞贝克系数达2.95 mV/K。仅靠体表与环境的微小温差即可产生可用电压，经模块化串联后，在 1K 温差下输出电压可达14.3 mV，为自供电柔性传感器提供全新低品位热能利用方案。

图4水凝胶作为高灵敏应变传感器的工作原理、应变响应、循环稳定性及人体运动实时监测能力。

图5摩擦纳米发电机与液滴发电机的工作机制、输出性能及能量收集应用。

图6摩擦纳米发电机与液滴发电机的工作机制、输出性能及能量收集应用。

  该工作不仅解决了水凝胶材料机械与功能兼容难的痛点，更凭借王中林院士在纳米能源领域的深刻见解，打通了“柔性传感-能量收集”一体化的路径，为未来的自供电可穿戴设备、软体机器人皮肤及低品位热能利用提供了理想的材料平台。

  论文信息：

  Multifunctional Elastic Supramolecular Hydrogels with Self-Healing, Adhesive, and Ionic Thermoelectric Property for Flexible Sensing and Energy Harvesting

  Xiaowei Wang, Siyao Qin, Jiayi Zhang, Yufei Wang, Lulu Sun, Zhaolin Wu, ,Junpeng Pang, Xiangyu Chen, Weifeng Zhang,* Anchao Feng,* , Liqun Zhang, Zhonglin Wang,* and Jun Liu*

  https://doi.org/10.1002/adma.73341