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  近期，武漢大學電子信息學院劉興海教授團隊提出了一種基于淀粉的分子工程策略，成功制備出一種兼具優(yōu)異力學性能與快速電學響應的仿生水凝膠，并應用于面向肌萎縮側索硬化患者的無線人機交互系統(tǒng)，實現(xiàn)了高精度、低延遲的無聲通信。該研究通過將PCA（原兒茶酸）共價接枝到淀粉骨架上，構建了具有動態(tài)氫鍵與π-π堆疊作用的半互穿網(wǎng)絡結構，顯著提升了水凝膠的力學強度、韌性及電學響應速度。該水凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的壓阻傳感性能，可實時將手指動作轉換為電信號，結合有限狀態(tài)機算法進行信號去噪與解碼，在健康受試者試驗中實現(xiàn)了字符級識別準確率高達99.2%。該工作不僅提供了一種高性能、可持續(xù)的水凝膠材料平臺，也為殘障人士提供了一種低門檻、語言無關的溝通新途徑。

  該成果以“Bioinspired Ultratough and Rapidly Responsive Hydrogels Empower Silent Communication”為題發(fā)表在《Small》上（Small, 2026）。文章第一作者為武漢大學張帥博博士。該研究得到國家重點研發(fā)計劃等項目的支持。

圖1 PCA改性淀粉/PAM半互穿水凝膠網(wǎng)絡合成機制

圖2 水凝膠的合成機制及PCA改性淀粉的化學結構表征

圖3 PCA改性淀粉/PAM水凝膠在拉伸、壓縮下的電學性能及循環(huán)穩(wěn)定性表現(xiàn)

  該工作是團隊在生物基柔性電子與智能人機界面領域的又一重要進展。研究團隊長期致力于可持續(xù)功能材料的分子設計、柔性傳感與系統(tǒng)集成。本工作通過共價修飾策略實現(xiàn)生物大分子的功能化，突破了傳統(tǒng)物理共混體系在長期穩(wěn)定性與信號一致性方面的局限，為高性能生物基傳感材料的開發(fā)提供了新思路。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202514890