在柔性传感器中高质量地捕捉多样化的运动信号，要求软性传感材料在长时间内稳定且无延迟地实现信号转换与传输。然而，传统依赖弹性机制所获得的低滞后性能，常以牺牲材料的抗裂纹扩展能力为代价，这意味着材料在经历反复变形或高应力集中时容易产生裂纹并迅速扩展，从而大幅削弱其耐久性与使用寿命。

图1. 高动态氢键 D-gel的设计与低滞后特性

  近期，太原理工大学叶亚楠教授团队提出了利用拥挤且竞争性的动态氢键网络来制备低滞后、高性能水凝胶的新策略。该研究通过引入低共熔溶剂（DES）组分，构建出一个高度动态的致密氢键网络（图1a），该网络中氢键的动态重构促使高强度且可快速重组的多样化氢键生成，这种高度动态的氢键在大应变拉伸下也能呈现出机械“隐形”特性，实现高效能量耗散与极低滞后响应（<3%）的统一（图2a，c）。同时，构成该体系的动态氢键具有与裂纹扩展速率倒数相当的松弛时间，能够有效缓解裂纹尖端的应力集中，显著提升材料的极限断裂应变和裂纹扩展抗性（图3）。相关工作以“Ultra-Low Hysteresis Under Large Deformation Enabled by Fast Chains Relaxation in Highly Competitive Dynamic Hydrogen Bond Networks”为题发表在《Advanced Science》上（Adv. Sci. 2025, e05417）。太原理工大学材材料科学与工程学院博士生郭帅均和朱石磊博士为文章的共同第一作者。太原理工大学/中国科学技术大学叶亚楠教授为文章通讯作者。该文章受到国家自然科学基金青年科学基金项目和太原理工大学高层次人才引进启动科研经费的资助。

图2. D₈₀-gel的机械性能及低滞后特性

图3. D₈₀-gel 与 PAAm水凝胶的裂纹扩展行为对比

  本文作者所在团队为太原理工大学高分子流变学与功能材料研究团队，由教育部“长江学者”特聘教授、国家杰出青年基金获得者郑强教授。团队配备了高分子材料合成、结构表征与性能测试等相关研究所需的先进仪器设备，拥有细胞实验平台，支持从细胞培养、生物相容性评估到细胞行为分析的全流程研究。

  团队成员叶亚楠教授与朱石磊博士在凝胶及弹性体流变学、水凝胶复合材料的增韧机制与功能构筑等方向具有深厚的理论基础，并积极探索辐射聚合高强韧凝胶制备新方法及其在海水提铀及生物医用方面的新应用。欢迎对相关研究感兴趣的老师和同学与我们深度交流合作。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202505417