柔性电子、软体机器人、个性化医疗和智能人机接口的快速发展正在推动可穿戴系统向自主和多功能感知发展(Liang et al., 2026; Liu et al., 2025; Wang et al., 2025)。预计软电子材料能够弥合生物组织与传统电子器件之间的机械和生理差距,同时在运动和变形下保持稳定运行(Bai et al., 2026; Kim et al., 2021; Zhi et al., 2024)。与此同时,对低功耗和无缆设备的需求促进了自供电传感平台的发展,该平台可收集环境能量并将外部刺激转化为可读信号(Li et al., 2025; Xu et al., 2024; Yang et al., 2026; Zou et al., 2026)。
水凝胶作为富含水的聚合物网络,具有类似组织的柔软性、可调节的机械性能和高离子传输能力,使其成为共形可穿戴凝胶电子器件的有前途的材料(Bariya et al., 2018; Chang et al., 2026; Sung et al., 2025)。与致密水凝胶相比,多孔水凝胶具有更低的体积密度、更高的压缩性、改善的液体吸收和扩大的内部界面,这有利于构建具有增强变形能力和质量传输能力的软传感材料(He et al., 2022; Li et al., 2023; Liu et al., 2026; Liu et al., 2024)。最近的进展表明,具有止孔结构的梯度泡沫状水凝胶可以同时提高共形人机界面的柔软性、变形性和压力灵敏度(Hui et al., 2024)。当将氧化还原电对引入多孔水凝胶时,所得的热伽伐尼水凝胶可以将温差转化为电输出,为自供电传感提供内部能量来源(Fu et al., 2025; Jiang et al., 2024; Sang et al., 2024; Wei et al., 2025)。
尽管基于水凝胶的可穿戴传感器取得了相当大的进展,但多孔水凝胶的可穿戴应用尚未得到充分探索(Griffanti and Nazhat, 2020)。大多数多孔水凝胶传感器侧重于压力、应变或人体运动监测,而动态滑移感知和表面纹理识别需要将滑动引起的接触波动高效转化为可区分的电信号(Alsaid et al., 2021; Li et al., 2024; Lloyd et al., 2025)。与此同时,汗液传感通常通过离子选择性膜、酶或其他特定识别层实现,这可能在混合电解质环境中引入额外的界面修饰和交叉干扰(Y. Liu et al., 2026; Zou et al., 2026; Xiao et al., 2025; Yin et al., 2022)。多孔水凝胶的吸水特性和离子扩散特性提供了一条记录汗液相关传输动力学的简单途径,然而该策略受到的关注有限(Singh et al., 2024; Xu et al., 2026; Zhang et al., 2026)。因此,开发一个多孔水凝胶平台仍然是令人向往的,该平台可以被编程为不同的传感单元,用于自供电触觉感知和汗液状态监测。
在此,我们报告了一种受浣熊爪启发的多孔水凝胶电子皮肤(PHES),用于自供电滑移感知和汗液监测。PHES 表现出轻量化特性、机械顺应性、强吸水性和连续离子传输路径。对于触觉传感,负载 [Fe(CN)6]3-/4- 氧化还原电对的 PHES 在温差下产生热电输出,而压力和滑动通过调节内部电阻触发活性压阻效应,从而调节热电电流输出。通过集成蜂窝结构接触层,PHES 捕获滑动引起的电流波动并实现表面纹理识别。对于汗液传感,多孔水凝胶在不使用额外离子选择性层的情况下使用,允许混合电解质的扩散动力学转化为时间分辨的电指纹。识别出的人工汗液成分进一步映射到电致变色视觉反馈。这种集成策略使得在共同的多孔水凝胶平台内实现机械感知和离子信息分析成为可能,与以前报道的基于水凝胶的传感系统相比具有显著优势(表 S1)。