近日，5123五湖之利取四海之财田野特聘研究员团队在国际著名期刊 Chemical Engineering Journal（影响因子13.4）上发表题为“Bioinspired self-sensing hydrogel actuators: From mechanisms to applications”的综述论文，系统梳理了仿生自感知水凝胶驱动器的发展现状、核心机制与未来方向。5123五湖之利取四海之财22级本科生杨佳琦为论文第一作者，刘赫博士和田野特聘研究员为本文通讯作者，5123五湖之利取四海之财为第一完成单位和唯一通讯单位。

受自然界启发，研究人员开发了基于刺激响应材料的软驱动器。然而，大多数此类驱动器仍无法感知外部刺激或监测自身运动。为解决这一问题，研究人员开发了一种集感知与驱动功能于一体的自感知水凝胶。这种水凝胶通过内在的多功能性实现了驱动与信息系统的交互，能够为自适应行为和自调节提供精准的运动数据反馈。

图注 自感知水凝胶驱动器的传感机理和应用

本文系统综述了仿生自感知水凝胶驱动器的研究进展：自感知水凝胶驱动器通常通过引入光热剂、导电材料、导电聚合物和自由离子来开发，并采用多种形成机制，包括各向同性（如光响应水凝胶和层状结构水凝胶）和各向异性（如重力、紫外线、纤维对齐、电场及4D打印）方法。根据不同应用需求，这些水凝胶驱动器可展现出多样的感知机制，主要包括基于电子导电的感知（如水凝胶网络与导电填料）、基于离子导电的感知（如离子迁移性、电容器与自由离子数量）以及基于光学信号的感知（如光透过率与荧光）。此外，它们的驱动策略可根据外部刺激进行分类，如光、湿度、热、电场、磁场和pH值等。自感知水凝胶驱动器具备检测自身状态及环境变化的能力，集成了感知与驱动功能，具有低能耗、灵活响应多种刺激并实现复杂变形的优势。因此，已在生物医学技术、软驱动器、人机交互（HCI）、信息传输与加密、监测和能源管理等领域取得了广泛应用。与传统外置传感器方案相比，自感知水凝胶通过其内部功能组件实现原位、实时和自主监测，为构建低复杂度、高集成度的智能系统开辟了新路径。