小时候，超市货架上五颜六色、形状各异的果冻总是吸引着我们的眼球。仿佛下一秒，它就能飞到我们嘴里，QQ弹弹、一咬即碎。在我们印象中，果冻都是软软的、“脆弱”的。如今，科学家们发明了一种神奇“果冻”，即使被汽车碾压也完好无缺，属实是“果冻”中的“诺基亚”了。近日，来自英国剑桥大学梅尔维尔高分子合成实验室Oren Scherman教授团队制备了一种高性能玻璃状凝胶类超分子聚合物网络（SPNs）。
这种聚合物在高达80%的含水量下，仍具有超高的抗压强度、循环稳定性以及快速的室温自恢复性，使其在软体机器人、组织工程和可穿戴生物电子等应用领域具有重大前景。果冻其实是一种水凝胶，而凝胶是指溶胶在失去流动性后，变成一种富含液体的半固态物质。超分子聚合物水凝胶材料具有很多有趣的特性，除了刺激响应外，还具有很强的韧性、自愈合能力等，但是制造能够承受大的压力而不会被压碎的水凝胶材料是一个很大的挑战。
该团队使用葫芦脲的桶形分子来制造这种可以承受压力的水凝胶。研究人员设计的客体分子在空腔内停留的时间比正常情况下更长，这使得聚合物网络能够保持紧密的连接，使其能够承受更强的压力。这种聚合物中80%的成分都是水，比我们所吃的水果桂圆的含水量还要高10%左右，桂圆放到嘴里一咬就会破（成年人的咬合力在50 Kg左右），而该研究中的聚合物，可以承受一辆汽车的重量（1200 Kg）。
不仅如此，该材料具有良好的循环压缩性，其在受到汽车的反复碾压也不会变形或者破碎。对于该材料的机械特性，该文章第一作者Zehuan Huang博士表示，“为了制造具有我们想要的机械性能的材料，我们使用了一种慢解离、非共价的交联剂，将两个分子通过化学键连接在一起”。更神奇的地方在于，“超级果冻”的承压能力还可以在一定范围内进行调节。
文章的共同作者Jade McCune博士表示“我们发现，通过简单地改变手铐内客体分子的化学结构，就可以很容易地控制材料的抗压强度”。随着科技的不断发展，高性能压力传感器在电子皮肤、可穿戴设备和软体机器人等研究领域具有重要的意义。但是迄今为止，大多数基于水凝胶的压力传感器的传感范围相对狭窄，仅限于400kPa以下较低的压力，这限制了其在高压传感中的应用。
为了突出该材料在生物电子领域的应用，研究人员制作了一个基于水凝胶的电容式压力传感器，并且将SPNs的表面做成半球形形结构以提高材料的灵敏度。研究显示，这种半球形形结构的传感器可以承受高达2.5 MPa（1 MPa=1000 kPa）的超高工作压力，同时显示出比平面压力传感器高3~4倍的灵敏度。研究人员将该传感器放置在脚底，成功实现了对三种运动（行走、跳跃、站立）的实时监测。
在实时监测过程中，人体分别进行了10 s行走、跳跃和站立的动作。在每个动作中，研究人员观察到了一致的电容变化，而且该材料在每次形变之后，都可以完全自我恢复。结合这些数据表明，该材料超高的压缩性能使得其在假肢、手臂的感应触摸、机器人皮肤等方面具有潜在的适用性。