溶胀驱动电荷补偿策略：基于活性再水合导电水凝胶的摩擦电触觉传感研究

为解决导电水凝胶（CHG）因水分蒸发导致的电荷耗散问题，Wu团队提出活性再水合策略，开发出兼具电极与正摩擦层功能的CHG-TENG。该器件表面电荷密度达325 μC·m?2，灵敏度1,572 mV·kPa?1，经两次脱水-再水合循环后仍保持90%以上输出，为触觉传感器阵列的长期应用提供新方案。

　　

这项突破性研究揭示了导电水凝胶（Conductive Hydrogel, CHG）在摩擦电纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator, TENG）中的双重角色——既能作为电子给体型正摩擦层，又可兼任柔性电极。传统TENG需分离式设计绝缘摩擦层与导电电极，而研究团队巧妙利用水凝胶的溶胀特性，通过1 wt%丙烯酸溶液中的活性再水合行为实现电荷动态补偿，打破水分蒸发导致性能衰减的桎梏。

实验数据显示，这种仿生策略使CHG-TENG获得325 μC·m^?2的超高表面电荷密度，相当于每平方米面积可转移325库仑电荷。其1,572 mV·kPa^?1的压强灵敏度，意味着轻轻触碰就能产生显著电信号。更令人振奋的是，经历两次脱水-再水合循环后，器件仍保持90%以上的原始输出，这种"自愈"特性使其在可穿戴医疗监测和智能机器人皮肤领域大显身手。

研究团队还建立了水凝胶电导率与摩擦电输出的定量模型，为材料设计提供理论指导。该工作跳出了传统抑制蒸发的思路，开创性地将水凝胶的溶胀劣势转化为性能优势，犹如为电子器件装上"智能补水系统"，为下一代柔性电子器件开辟了新航道。