导电水凝胶在可穿戴传感器、电子皮肤和能量存储设备中具有广泛应用前景。然而，导电水凝胶往往难以同时具备高拉伸强度和高韧性，这一矛盾严重限制了其循环稳定性和机械耐用性的提升。尽管通过引入非共价相互作用可在一定程度上改善其性能，但如何实现强度与韧性的协同增强仍是一个重大挑战。

共价有机框架（COFs）是一种晶态聚合物，具有大的表面积、可调的结构和良好的溶液加工性。COFs规则有序的孔道使得线性聚合物能够通过非共价方式穿入其中。COFs主体骨架中大量的杂原子能够与线性聚合物形成高密度的氢键。因此，当COFs被引入导电水凝胶中时，其与线性聚合物之间可以形成分子间机械互锁结构，在外部应力作用下具有多尺度运动，COFs的周期性孔道为离子传输提供了连续的路径，有助于同步提升水凝胶的强度、韧性和导电性。

近日，河北工业大学化工学院能源催化材料团队在水凝胶可穿戴传感器研究中取得进展。提出了一种通过在COFs孔道中进行丙烯酰胺（AAm）的聚合来制备导电水凝胶（COF/PAAm）的策略。聚丙烯酰胺（PAAm）与COFs之间形成的机械互锁促进了水凝胶在拉伸过程中的能量耗散，同步提升了拉伸强度和韧性。COFs的多孔结构为锂离子传输提供了连续的通道，限域在COFs孔道中的PAAm分子链上的羰基与锂离子形成配位作用，促进锂离子的传输，提高了水凝胶的离子电导率。当COF/PAAm用作应变传感器时，表现出快速的响应时间、高的灵敏度以及长循环稳定性，成功应用于人体健康无创监测。

 该研究不仅为开发基于COFs的可穿戴传感器，实现人体健康的无创监测开辟了一条新的途径，而且为智能柔性电子器件在生物医学领域的应用提供了一种新方案。

相关成果以“Robust Hydrogel Sensors Induced by Intermolecular Mechanical Interlocking of Covalent Organic Frameworks for Non-Invasive Health Monitoring”为题发表在Advanced Materials上（Adv. Mater. 2025, e20271.），王瑞虎研究员为论文通讯作者，博士后王丹为论文第一作者。

全文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202420271