水凝膠基觸覺傳感器因具備柔軟性與生物相容性，被視為人機交互界面（HMI）的理想候選者。傳統傳感器采用“電極/水凝膠/電極”三明治結構，依賴界面雙電層（EDL）電荷積累實現信號轉換。然而，其致密結構限制了整體可變形能力，導致靈敏度與檢測范圍難以兼顧。現有技術多聚焦于增大外力作用下的接觸面積變化，卻忽視了界面特性與離子傳輸動力學的關鍵作用。
南京工業大學黃維院士、孫庚志教授團隊開發了一種MXene（Ti?C?T?）輔助的梯度多孔聚丙烯酰胺/殼聚糖水凝膠（PCMF）。該材料通過相變誘導發泡機制實現孔隙梯度分布與軟硬度可調，MXene不僅加速凝膠化（11分鐘內完成）、穩定氣泡結構，還精準調控離子傳輸及界面電荷積累/耗散行為。基于此，PCMF觸覺傳感器靈敏度高達4267 kPa?1，檢測范圍達100 kPa，較傳統水凝膠提升12倍。團隊進一步將其應用于機器人拭子采樣與迷宮賽車手勢控制，驗證了其在遠程醫療與智能交互場景的潛力。相關論文以“MXene-Assisted Rapid Gelation and Foaming of Gradient Hydrogel as Human-Machine Interfaces with Regulated Charge Accumulation/Dissipation and Enhanced Tactile Sensing Capability”為題，發表在Advanced Materials上，論文第一作者為 Hui Zengyu。
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