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导电水凝胶因其出色的可拉伸性和传感能力而成为柔性电子产品和软机器人的多功能材料。然而，由于长期难以再现天然软组织中观察到的优异机械性能和多功能性，大多数水凝胶仍难以满足实际应用的苛刻要求。例如，哺乳动物的皮肤由于胶原纤维和原纤维的复杂层次结构而表现出优异的抗撕裂性和柔韧性。同样，肌腱的层次结构赋予它们高强度和柔韧性，使它们能够承受机械应力并执行收缩和松弛。受生物软组织卓越特性的启发，我们开发了各种多尺度制造策略来生产具有层次结构的坚固而坚韧的导电有机水凝胶。这涉及冷冻铸造溶液替代策略、自组装和拉伸训练的简便结合策略以及自组装诱导桥交联策略。材料强度由原来的6.5MPa、20.78MPa、54.8MPa提升至原来的54.8MPa，韧性由原来的58.9MJ/m3、153.97MJ/m3提升至260MJ/m3，体现出不同尺度的多重强化增韧机制，已在足球训练运动行为监测、非接触式语音检测、控制假肢抓取物体等方面展现出潜在应用前景。
Dr. Wei Zhai
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