摘要：柔性水凝胶驱动器在仿生机器人、智能电子人机交互系统等 领域 表现出广泛应用潜力。然而，其在实际使用中仍面临一系列挑战：传统水凝胶驱动器往往存在结构强度低、易发生脆性 破坏 等 问题，导致其在实际应用中难以承受复杂应力 场景 ，限制了其驱动效率与长期稳定性。因此

柔性水凝胶驱动器在仿生机器人、智能电子人机交互系统等 领域 表现出广泛应用潜力。然而，其在实际使用中仍面临一系列挑战：传统水凝胶驱动器往往存在结构强度低、易发生脆性 破坏 等 问题，导致其在实际应用中难以承受复杂应力 场景 ，限制了其驱动效率与长期稳定性。因此，开发同时具备高 结构 强度、环境适应性和可调响应行为的水凝胶已成为推动软体驱动器 面 向实际应用的重要研究方向。

针对上述问题，山东理工大学郝三伟副教授等提出了一种基于“刚柔异质耦合+动态配位交联”的结构集成水凝胶策略，通过柔性导电活性层与细菌纤维素支撑层的界面协同构建，实现了具备优异力学性能、可编程变形能力及长期界面可靠性的异质水凝胶，为柔性驱动材料的设计提供了新视角。该策略采用 PEDOT:PSS/ 聚丙烯酸为柔性活性层，细菌纤维素为刚性支撑层，通过原位紫外引发聚合在分子尺度上构建高强度界面互锁结构，同时引入金属配位交联，形成致密且具可逆响应能力的双重网络。在此基础上，研究结合分子动力学模拟系统揭示了该异质结构中氢键和链缠结如何显著增强界面结合力并抑制裂纹扩展，使水凝胶在承受剥离、拉伸与冲击等外力过程中依然保持优异的机械完整性。

异质结构 水凝胶在多项关键性能上实现了突破，包括高达 289.24 kJ/m 2 的撕裂韧性 和高 达 40,000 次的循环弯折稳定性。该水凝胶还具备出色的离子响应驱动能力与形状记忆行为。通过调控 金属离子 浓度，可实现可编程的定向弯曲。为了验证其实用潜力，研究团队进一步开发了仿生花型驱动器 与智能抓取传感器， 实现了花瓣开合控制、颜色变化以及柔性 传感 等多功能演示。在动态冲击环境下，该 材料 仍能有效维持预设形变结构，表现出优异的结构保持性与驱动稳定性。

图 1 ：异质双层水凝胶的设计原理和结构演变。

图 2 ：制备、结构和机械性能。

图 3 ： 异质双层结构水凝胶的 分子动力学模拟。

以上研究成果近期以 “Heterogeneous Interface Interlocking Hydrogel by Harnessing Cellulose Scaffold for Robust and Controllable Soft Actuators” 为题，发表在期刊《 Advanced Functional Materials 》上。山东理工大学研究生宋玉颖为论文的第一作者，山东理工大学丛海林教授、郝三伟副教授，北京林业大学杨俊副教授和大连工业大学邵长优副教授为论文的共同通讯作者。

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来源：小细说科技