汇总一批水凝胶顶刊最新研究亮点

导读

2026年上半年，水凝胶研究领域迎来了多篇重磅成果。从“自带磁性”的超强顺磁水凝胶，到0.02秒内“智力”恢复的自愈合神经假体；从分子级整合的弹性体-水凝胶双相材料，到韧性实现数量级提升的阻尼水凝胶——这些发表于《Nature Materials》、《Advanced Functional Materials》、《Nature Communications》等顶刊的研究，正在重新定义水凝胶的性能边界和应用可能。

本快报精选了上半年最具代表性的研究成果，为水凝胶方向的研究者提供选刊风向标。

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《Nature Materials》：从构效关系到功能突破

“自带磁性”水凝胶——无需铁、钴、镍的超强顺磁性

发表时间：2026年2月

核心发现：国科温州研究院方海平教授团队联合华东理工大学、中科院合肥物质科学研究院等机构发现，富含羧基（-COO-）或酰胺基的水凝胶在钙离子作用下可表现出超强顺磁性。

颠覆了什么：中学化学告诉我们，“二价氧钙钡镁锌”——钙离子的唯一已知价态是+2，其化合物没有磁性。但该研究发现，在特定条件下，钙离子与单个羧基耦合后可表现出“一价”特性，具有约1 μB的磁矩。

适用范围：这一机制已在海藻酸水凝胶、羧甲基壳聚糖、聚丙烯酰胺等多种体系中得到验证。

应用前景：

① 新型MRI造影剂：避免传统钆基造影剂在人体内累积的风险（FDA已对肾功能不全人群发出警示）

② 磁控药物载体：避免含铁磁响应材料引发的过敏与累积风险

DOI: 10.1038/s41563-025-02477-3

凝胶化结构与流变性能的精准预测

发表时间：2026年3月

核心问题：水凝胶的宏观力学性能（如黏弹性）如何从其纳米级结构预测？长期以来，这一关系并不清晰。

研究方法：研究团队利用液相透射电子显微镜（LP-TEM）直接观察水合状态下的水凝胶结构，避免了传统干燥处理带来的结构塌陷和剪切伪影。

关键发现：以甲基纤维素水凝胶为模型，观察到其形成高持久长度（persistence length）的纤维网络，并呈现微米尺度的纤维束分级组装结构。这一结构信息比传统模型更准确地预测了宏观流变性能。

延伸意义：该研究为建立水凝胶“纳米结构→微观结构→宏观性能”的跨尺度构效关系提供了方法论基础，《Nature Materials》论文中明确提到“这种跨多尺度的观察有助于开发更准确的结构-性能关系”。

DOI: 10.1038/s41563-026-02491-z

离子电子神经假体：0.02秒恢复智能

发表时间：2026年3月

核心创新：南京大学万昌锦团队、新加坡南洋理工大学陈晓东团队等开发了一种基于自愈合水凝胶的离子电子储层（HIRE），用于神经形态假体。

水凝胶设计：采用聚乙烯亚胺（PEI）和聚丙烯酸（PAA）物理交联的自愈合水凝胶作为介电层，室温下无需外界刺激即可自主愈合。力学测试显示，愈合9分钟后，水凝胶可恢复其初始应变能力的77.8%。

最惊人之处：智能恢复速度。该器件被完全切断后，一旦断裂面重新接触，约0.02秒内即可恢复语音识别功能（准确率从25%恢复至95%），无需重新训练。其速度比现有的自修复系统快数个数量级。

DOI: 10.1038/s41563-026-02532-7

分子级整合的弹性体-水凝胶双相材料

发表时间：2026年6月

核心创新：加州理工学院高伟教授团队开发了弹性体-水凝胶双相生物电子平台（ElHyX），通过分子级整合策略将弹性体的力学性能与水凝胶的组织界面特性有机结合。

关键技术：对聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）弹性体进行化学改性，引入乙烯基官能团，然后通过原位聚合使水凝胶网络直接生长于弹性体表面，构建出分子级连续性的双相材料，彻底解决了传统弹性体-水凝胶复合界面易脱层的问题。

力学与功能：弹性体层引入共晶镓铟液态金属作为导电填料，在高达900%拉伸应变下仍能保持稳定导电性能，并在超过1000次循环拉伸后性能几乎不衰减。

应用验证：集成了心电监测、葡萄糖检测和迷走神经刺激的闭环糖尿病治疗平台，在动物模型中实现了基于实时生理信号的自动反馈调控。

DOI: 10.1038/s41563-026-02624-4

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《Advanced Functional Materials》：功能与仿生设计突破

仿生筋膜核壳纳米纤维水凝胶

发表时间：2026年1月

设计思路：燕山大学张强团队通过模拟皮肤筋膜层的多级次纤维网络结构，制备了基于核壳纳米纤维的复合水凝胶材料（CA-DAF-BSA@PFD）。

结构设计：

① 以甲基丙烯酰化硫酸软骨素（CA）为水凝胶基质

② 通过同轴静电纺丝制备以甲基丙烯酰化葡聚糖为壳层、包载吡非尼酮白蛋白纳米颗粒（BSA@PFD）为核的纳米纤维网络

生物学功能：该水凝胶能够引导巨噬细胞向抗炎、促修复的M2表型极化，同时抑制成纤维细胞向过度活化的肌成纤维细胞分化，实现炎症消退与抑制异常纤维化的双重调控。

DOI: 10.1002/adfm.202524234

刚性均质框架+柔性长链增韧策略

发表时间：2026年6月

核心问题：可注射水凝胶力学性能“脆弱”，限制了其在承重或动态生理环境中的应用。

解决方案：安徽理工大学王文新教授团队提出“刚性均质框架+柔性长链”（Framework-Flexible, FF）的全新设计策略——将柔性聚乙二醇（PEG）长链整合进入刚性透明质酸（HA）框架，提升了水凝胶网络的均一性和能量耗散能力。

性能数据：在仅1.5 wt%的超低聚合物浓度下，压缩强度提升7倍，压缩韧性提升4倍，同时仍保留可注射能力。

DOI: 10.1002/adfm.202532133

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其他顶刊亮点

《JACS》：超强韧COF-水凝胶复合材料

新加坡国立大学赵丹、何超斌、翟玮团队在《JACS》上报道了自由基共价有机框架（COF）原位光聚合水凝胶。首次将COF作为大分子光引发剂，实现了4.3 MPa拉伸强度、13,382%断裂应变和262 MJ/m³韧性，同时具备1500%应变下的完全可恢复变形能力。

DOI: 10.1021/jacs.5c21333

《Nature Communications》：阻尼性能提升610倍

上海交通大学刘河洲/陈玉洁团队联合加州大学洛杉矶分校贺曦敏团队提出了密集缠结域与

空间位阻协同的摩擦放大策略，使水凝胶的阻尼容量提升610倍，同时保持96.3%的阻尼效率。

DOI: 10.1038/s41467-026-73850-2