水凝胶用作组织工程的支架、药物输送的载体、光学和流体的驱动器，以及用于生物学研究的模型细胞外基质。然而，水凝胶的应用范围往往受到其机械性能的严重限制。大多数水凝胶不表现出高拉伸性。例如，藻酸盐水凝胶在拉伸到其原始长度的约1.2倍时会破裂。一些合成弹性水凝胶已经实现了10-20 的拉伸，但已知当样品包含缺口时，弹性凝胶会显著减少可实现的拉伸。大多数水凝胶很脆，具有10 J/m2左右的断裂能，相比之下，软骨具有 ~1000 J/m2的断裂能量，天然橡胶的断裂能为~10,000 J/m2。人们投入了大量精力来合成具有增强机械性能的水凝胶，某些合成凝胶的断裂能量已达到100–1000 J/m2。尽管取得了令人振奋的成就，但水凝胶的大部分特性空间仍未被开发。

某些合成水凝胶已经实现了出色的机械性能。含有滑环聚合物的水凝胶可以拉伸其初始长度的10倍以上，四聚（乙二醇）凝胶的强度为~2.6 MPa。这些凝胶会弹性变形。弹性凝胶是脆性的，对缺口敏感，也就是说，当样品包含缺口或任何其他导致不均匀变形的特征时，高拉伸性和强度会显著下降。通过引入能量耗散机制，可以使凝胶变得坚韧且对缺口不敏感。例如，断裂能量为~1000 J/m2是通过双网络凝胶实现的，其中两个网络分别通过共价键交联，一个网络具有短链，另一个网络具有长链。当凝胶被拉伸时，短链网络破裂并耗散能量。然而，短链网络的破裂会造成损害。第一次加载后，凝胶不会从损伤中恢复;在随后的载荷下，断裂能量大大降低。为了实现可恢复的能量耗散机制，最近的几项工作已经用非共价键取代了破裂的共价键。例如，在具有三嵌段链共聚物的凝胶中，不同链的末端嵌段形成玻璃状结构域，不同链的中间嵌段形成离子交联。

当凝胶被拉伸时，玻璃结构域保持完整，而离子交联会断裂并耗散能量。离子交联在第一次加载后的一段时间内重组。可恢复的能量耗散也可以受到疏水缔合的影响。当亲水性聚合物网络中由疏水双层制成的凝胶被拉伸时，双层会解离并耗散能量，卸力后，双层重新组装，导致恢复。然而，现有工作已证明断裂能量与双网络凝胶相当或更低。

PAA-PAH/LiCl柔性水凝胶

单网络（SN）柔性水凝胶

摩擦纳米发电机（TENG）是基于静电感应和摩擦电效应耦合的发明。TENG基本上可以看作是一种电容式可变电场源，其输出功率与摩擦电荷密度有关。TENGs可以收集人类日常生活中无处不在的机械能，包括波浪、风，以及呼吸和身体运动等人体运动。与其他电源相比，TENGs在设计简单、成本低、可移植性等方面具有的优势。TENGs的显著优势使其在人工智能、可穿戴电子设备、物联网和生物医学设备方面具有巨大潜力。在便携式可穿戴设备对绿色和可持续能源的快速需求方面，TENGs的研究取得了的成就。