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  導電水凝膠，尤其是PEDOTs基導電水凝膠，兼具優異的拉伸性、導電性和可加工性，在柔性電子、生物醫學工程和能源設備等領域受到廣泛關注。近年來，研究者通過不斷優化PEDOTs基導電水凝膠的材料設計和制造技術，不僅實現了材料綜合性能的穩步提升，還實現了與3D打印、光刻等先進制造技術的深度融合，從而推進了PEDOTs基導電水凝膠在復雜場景中的應用。盡管如此，當前PEDOTs基導電水凝膠的發展仍面臨諸多挑戰，如性能仍需進一步提升、制造技術精度不足、復雜系統功能集成難以實現等問題，嚴重限制了其實際應用及商業化推廣。因此，系統總結PEDOTs基導電水凝膠在材料設計、制造技術及跨學科應用中的最新進展，對于推動這一領域的研究具有重要意義。

圖1 近十年PEDOTs基導電水凝膠的發展史

圖2 PEDOTs基導電水凝膠的設計策略、制造工藝及應用。

PEDOTs基導電水凝膠設計策略

圖3 PEDOTs基導電水凝膠的分子工程設計策略

圖4 PEDOTs基導電水凝膠的網絡工程設計策略

圖5 PEDOTs基導電水凝膠相工程設計策略

圖6 PEDOTs基導電水凝膠結構工程設計策略

PEDOTs基導電水凝膠制備方式

圖7 PEDOTs基導電水凝膠制備技術

PEDOTs基導電水凝膠應用

圖8 PEDOTs基導電水凝膠生物電子應用

圖9 PEDOTs基導電水凝膠軟驅動器

圖10 PEDOTs基導電水凝膠能源器件及系統應用

圖11 PEDOTs基導電水凝膠太陽能水凈化

未來展望

圖12 PEDOTs基導電水凝膠的未來發展方向

  論文信息：Hai Li, Jie Cao, Rongtai Wan, Vivian Rachel Feig, Christina M. Tringides, Jingkun Xu, Hyunwoo Yuk, Baoyang Lu. PEDOTs-Based Conductive Hydrogels: Design, Fabrications, and Applications, Advanced Materials, 2024, 2415151.

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202415151

作者簡介：

李海，博士、江西科技師范大學柔性電子創新研究院副教授（校聘）。主要從事導電水凝膠制備及柔性電子應用。近五年以第一或通訊作者在Adv. Mater.、Nano Energy等期刊上發表SCI論文10余篇。

Hyunwoo Yuk，博士，美國SanaHeal Inc.創始人及CTO、韓國高等科學技術研究院（KAIST）機械工程系兼職教授。于2020年獲得麻省理工學院機械工程博士學位。主要致力于研究面向人類健康的軟材料設計、生物粘合技術、水凝膠3D打印技術開發及其生物電子、軟體機器人應用。以第一或通訊作者在Nature、Nat. Mater.、Nat. Rev. Mater.、Nat. Commun.等期刊上發表SCI論文70余篇，引用15000余次。曾獲福布斯30歲以下30人、MIT Technology Review Innovator Under 35、Nature Spinoff Prize等榮譽。

盧寶陽，教授、江西科技師范大學柔性電子創新研究院常務副院長、柔性電子江西省重點實驗室主任。主要致力于導電聚合物水凝膠材料設計、加工制造及應用開發。以第一或通訊作者在Nat. Mater.、Nat. Rev. Mater.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Chem. Soc. Rev.等期刊上發表SCI論文160余篇，引用9000余次，授權中國、美國發明專利20余項。主持國家自然科學基金等項目20余項，獲江西省自然科學獎一等獎1項、二等獎1項；獲全國優秀教師等榮譽稱號。