作者

通讯作者：陈发泽，田野

第一作者：李明浩

机构

天津大学，东北大学

Citation

Li M H, Yu H X, Li D L, Wang F J, Tian Y L, Tian Y, Chen F Z. 2026. An aircell hydrogel for ultra-sensitive human-machine interaction. Int. J. Extrem. Manuf. 8 015505.

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https://doi.org/10.1088/2631-7990/ae0538

撰稿 | 文章作者

1.文章导读

多孔水凝胶传感器以其高响应灵敏度在智能穿戴、医疗监测等领域成为新兴的研究热点。然而，现有多孔结构制备方法普遍降低了水凝胶的表面质量，以及面临析出相或填充物难以去除的困境。

基于此，天津大学陈发泽副教授、东北大学田野研究员团队，制备了一种高表面质量、高灵敏度的夹层式气泡水凝胶，并在SCI期刊《极端制造（英文）》期刊上发表了题为“An airCell hydrogel for ultra-sensitive human-machine interaction”的文章。

2. 图文解析

本研究的创新之处在于制备了一种表面光滑而内部多孔的微米级厚度气泡水凝胶，并实现了高灵敏度（GF：18.9）的信号跟踪与人机交互。研究者们提出一步温敏喷涂法，利用喷涂雾化失温诱导明胶分子完成秒级交联，并原位锁定空气形成气泡夹层。研究发现，凝胶表面破裂的孔隙被具有瞬时流动性的溶液修复，形成厚度约20 μm的无空隙光滑层，该良好的表面质量使水凝胶与皮肤表面实现共形接触，有效降低了运动伪影。

图1 气泡水凝胶制备机理。

图2 结构表征与稳定性验证。

图3 机械性能测试。

图4 传感性能测试。

图5 生物相容性与表皮信号检测。

图6 人机交互应用。

3. 总结与展望

综上所述，本工作通过喷涂温敏材料制备了微米级厚度的夹层式气泡水凝胶传感器，并实现了高灵敏度的人机交互。然而，共价分子网络通过雾化诱导秒级交联仍是未来研究的一个挑战，本研究可为研究温敏交联深度机制的学者提供启发。

4. 作者团队简介

陈发泽

天津大学

天津大学机械工程学院陈发泽副教授常年致力于微纳功能器件/表面、柔性传感器、超快激光微细加工等领域的研究。近年来承担国家自然科学基金面上/青年项目、国家重大科技专项课题、科技部试点项目子课题、国家重点研发计划课题等科研项目，在Chemical Society Reviews，Advanced Functional Materials，International Journal of Extreme Manufacturing等高水平期刊发表论文60余篇，申请发明专利10余项。

田野

东北大学

东北大学医学与生物信息工程学院田野特聘研究员长期从事微流控、先进材料、柔性电子等相关研究，在Nature Communications，Nano-Micro Letters, Advanced Functional Materials等国际顶级期刊发表论文60余篇，ESI高被引论文6篇，ESI热点论文2篇，封面文章4篇；主持/参与包括国家重点研发计划项目在内的国家级/省部级/校级项目累计17项；获辽宁省科学技术进步奖一等奖1项，微流控奖项之青年学者奖1项等18项荣誉奖项；受邀担任Engineering Reports副主编等14项学术兼职；申请/授权国际PCT专利1项、国内专利和软著12项。