暨南大学苏炳添教授与李风煜教授在Cell子刊发表综述，系统梳理了各向异性水凝胶在运动监测领域的应用现状。文章深入解析了材料演变、设计策略及多尺度监测能力，为开发高性能运动传感器提供了理论指导，有力推动了运动健康监测技术的发展。
智能速览
揭示各向异性水凝胶传感器二十年发展演变历程
归纳结构、导电及磁性等材料性能调控策略
阐述物理模板、外场诱导等三大精准合成方法
展示从微生理信号到关节运动的多尺度监测应用
指出多物理场协同调控是未来重要研究方向
精华内容
各向异性水凝胶传感器凭借仿生结构设计，实现了对复杂运动信息的高精度解耦与多尺度感知。当前研究已从基础结构构建迈向智能系统集成，其在提升运动监测效能方面的关键作用日益凸显。
二十年材料演变
回顾该领域发展历程，技术演进呈现出从基础构建到应用探索的清晰路径。2004年，研究者通过机械拉伸制备了取向型PVA基传感器，奠定了材料基础。2004年至2021年间，研究重点转向提升力学性能与探索多组分协同效应。自2021年起，无线传输技术的引入使运动检测走向系统化应用。2024年，各向异性设计与人工智能及计算算法的深度融合，正推动技术从“单点传感”向“全身运动数字化”转型。
材料类型与性能
各向异性水凝胶传感器根据形成机制可划分为结构、导电和磁各向异性等多种类型。基材多选用PVA、PAM等传统合成材料或纤维素等天然生物质，并复合MXene、石墨烯等纳米填料以提升功能。性能调控主要围绕界面机械设计以增强皮肤贴合度与耐用性，定向优化电学性能以提高信号灵敏度，以及实现力学、电学及响应性的多功能协同适配。
精准合成策略
精准构建各向异性结构是实现定向传感功能的核心前提。主流合成方法包括物理模板与先进制造技术，如利用平行静电纺丝或3D打印直接构筑有序结构；外场诱导取向策略，借助机械拉伸或磁场驱动内部组分沿特定方向排列；以及内驱动自组装方法，依托分子间非共价键作用引导微观构型精准调控。
多尺度监测应用
该类传感器已展现出覆盖微观到宏观的多尺度传感能力。在微生理信号监测方面，能敏锐捕捉肌电信号、脉搏波动及面部微表情，抗干扰能力强。在关节运动监测中，针对多自由度部位，可实时记录动作幅度与频率。面向真实运动场景，结合蓝牙传输技术，能实时量化运动员表现，精准判定错误动作，为科学化训练提供数据支撑。
该综述全面总结了各向异性水凝胶传感器在材料体系、制备方法及应用方面的最新进展，同时也指出了长期稳定性不足与规模化制备成本高等挑战。未来通过多物理场协同调控与跨尺度设计优化，有望进一步提升多模态传感能力，推动智能可穿戴设备在运动健康领域的实际应用。
