近日，石油化工学院高子健副教授团队在国际知名期刊Carbohydrate Polymers发表题为“Stretch-oriented chitosan/PVA-based anisotropic double network hydrogel curing by annealing and rehydration for wearable strain sensors”的研究论文。团队通过预拉伸诱导取向结合退火-再水合工艺，成功制备了具有各向异性结构的壳聚糖/聚乙烯醇双网络水凝胶，并深入研究了其作为可穿戴应变传感器的性能。团队首先通过自由基聚合一锅法合成了PCAHS水凝胶，以壳聚糖（CS）作为刚性第一网络，聚乙烯醇（PVA）和P(AA-HEMA-SBMA)共聚链作为柔性第二网络，通过氢键实现紧密连。随后，将水凝胶预拉伸至特定应变（0%、50%、100%），使初始各向同性的聚合物链沿拉伸方向整齐排列。经过冷冻-解冻、干燥和再水合处理，PVA结晶域形成，进一步固化取向结构。在退火过程中，水凝胶脱水导致结构致密化，形成更紧凑的交联网络。受模具约束，聚合物网络呈现单向收缩限制，形成哑铃型结构。在非约束区域，聚合物链间氢键增强，网络进一步致密化。
这一结构重组过程最终赋予再水合后的水凝胶独特的各向异性微观结构。其中，沿取向方向的 toughness 高达，撕裂能为；垂直取向方向的 toughness 为，撕裂能达到。该水凝胶在40天内的溶胀率仅为27.4%，展现出优异的抗溶胀性能，且在两栖环境中均可稳定监测人体运动，为柔性电子传感器的发展提供了新思路。
该工作得到吉林省自然科学基金项目（YDZJ202201ZYTS386）的支持。
