近期，武汉大学电子信息学院刘兴海教授团队提出了一种基于淀粉的分子工程策略，成功制备出一种兼具优异力学性能与快速电学响应的仿生水凝胶，并应用于面向肌萎缩侧索硬化患者的无线人机交互系统，实现了高精度、低延迟的无声通信。该研究通过将PCA（原儿茶酸）共价接枝到淀粉骨架上，构建了具有动态氢键与π-π堆叠作用的半互穿网络结构，显著提升了水凝胶的力学强度、韧性及电学响应速度。该水凝胶表现出优异的压阻传感性能，可实时将手指动作转换为电信号，结合有限状态机算法进行信号去噪与解码，在健康受试者试验中实现了字符级识别准确率高达99.2%。该工作不仅提供了一种高性能、可持续的水凝胶材料平台，也为残障人士提供了一种低门槛、语言无关的沟通新途径。
该成果以“Bioinspired Ultratough and Rapidly Responsive Hydrogels Empower Silent Communication”为题发表在《Small》上（Small, 2026）。文章第一作者为武汉大学张帅博博士。该研究得到国家重点研发计划等项目的支持。
图1 PCA改性淀粉/PAM半互穿水凝胶网络合成机制
图2 水凝胶的合成机制及PCA改性淀粉的化学结构表征
图3 PCA改性淀粉/PAM水凝胶在拉伸、压缩下的电学性能及循环稳定性表现
该工作是团队在生物基柔性电子与智能人机界面领域的又一重要进展。研究团队长期致力于可持续功能材料的分子设计、柔性传感与系统集成。本工作通过共价修饰策略实现生物大分子的功能化，突破了传统物理共混体系在长期稳定性与信号一致性方面的局限，为高性能生物基传感材料的开发提供了新思路。
图文转载自【中国聚合物网】:http://www.polymer.cn/