研究目的:科学有效的运动训练监控,能够促进运动训练的科学化水平,提高训练的针对性和有效性。但是,目前用于运动人体测试采用的测试仪器如Polar心率表等多数是硬质干燥的器件,而人体器官如皮肤等多数是柔性多水有机物,及测试仪器与人体的材料性质有很大的差异,导致测试仪器无法与人体实现较好的融合,在测试过程中会对运动人体造成一定的影响,即使是心率带等柔性设备其材料性质也和人体材料性质有较大差异,其性能如汗液通透性等与皮肤不一致都会对人们的运动体验造成影响。而水凝胶与人体组织具有相似的力学、生理特征,可以很好的解决测试设备对运动人体的影响。本研究通过系统的梳理近几年来水凝胶离子柔性器件有关的最新文献资料,对水凝胶离子柔性器件在运动人体测试中应用的可行性和优势、水凝胶离子柔性器件基础科学研究的现状、以及适用于运动人体测试的水凝胶离子柔性器件的研究现状进行系统的分析,并对水凝胶离子柔性器件应用于运动人体测试还存在的技术问题进行了探讨,为后续适用于运动人体测试的水凝胶离子柔性器件的开发和实用性研究提供参考。水凝胶离子柔性器件的研究是目前一个前沿的科技热点问题,本研究有助于推动最新的前沿科技成果在体育行业的推广应用,使新科技、新材料为竞技体育和大众健身服务、为促进竞技体育和全民健康的发展提供助力。研究方法:本研究通过对近年来有关水凝胶离子柔性器件相关文献进行系统的梳理发现,有关水凝胶器件的文献在最近几年变得越来越多,研究的理论和方法,以及最新进展在国际优秀期刊上的刊载数量明显增多。这些研究多数是集中于水凝胶离子柔性器件的基础科学研究,部分成果是关于仿造人体组织而制备的水凝胶人造皮肤、人造神经等可用于运动人体测试的器件。本研究详细分析了水凝胶离子柔性器件相关研究的现状,指出了水凝胶离子柔性器件在运动人体测试中应用的可行性和优势,以及在实用化推进过程中还存在一些亟待解决的技术问题。研究结果:由于水凝胶与人体组织具有相似的力学、生理特征,因此水凝胶可以很理想的实现人体与测试仪器的融合,设计的器件在测试中与人体皮肤等器官的柔韧性、通透性等基本性能很相似,因此使用水凝胶离子柔性器件进行的运动体验基本与人体不携带任何测试设备时一致。相较于传统的测试器件在对运动人体进行测试时,水凝胶离子柔性器件基本不会对人体运动造成干扰。国外学者在水凝胶领域取得了较大研究进展,在水凝胶离子柔性器件方面,已成功实现了人造肌肉、人造皮肤、人造神经、电致发光器件、电子光学器件、触摸屏、摩擦起电发电机、人工电鳗和GEO器件等器件的设计和初步实验。中科院等国内很多知名院校和科研机构也在水凝胶的各项性能研究方面开展了大量工作,这些研究理论先进,设计的柔性传感器性能优良。目前,学者们已经设计出了适合于运动人体测试的部分水凝胶离子柔性器件,其中比较成功的是水凝胶人造皮肤、水凝胶人造神经,水凝胶柔性透明触摸屏等器件,目前在实验室环境下能够应用于运动人体的测试,并且测试器件的性能能够满足测试要求。水凝胶离子柔性器件目前进行的功能测试都是在实验室环境下进行的,虽然设计的器件的基本属性很适合于运动人体的测试,但是由于水凝胶材料的固有属性原因,水凝胶离子柔性器件在使用过程中会失水,从而引起测试信号不稳定。所以,目前设计的水凝胶离子柔性器件仅能在实验室条件下进行测试,还不能进行户外测试。从目前的研究现状可知,在进行水凝胶离子柔性器件的实用化推进过程中,还需解决水凝胶离子柔性器件测试信号的稳定性、水凝胶离子柔性器件的介电材料的选择、水凝胶离子柔性传感器的疲劳、水凝胶离子柔性器件的失水、水凝胶与柔性基底的粘接等问题才能使水凝胶离子柔性传感器广泛应用于运动人体的测试,并实现水凝胶离子柔性器件的普及和推广。研究结论:水凝胶与人体组织具有相似的力学、生理特征,因此水凝胶可以很理想的实现人体与测试仪器的融合,使用水凝胶离子柔性器件对运动人体进行检测时,能够很好的减少测试设备对人体的影响,在监控的同时,可以使运动人群有更好的运动体验。近年来,学者们已经制备出了与人体生物组织的力学性能和生物相容性非常接近的水凝胶,并且以水凝胶为基础材料,设计出了能够进行功能测试的水凝胶离子柔性器件,并在实验室环境下实现了对人体运动的部分功能监控。同时也制备出了自我修复功能的水凝胶人造皮肤、水凝胶人造神经、水凝胶透明皮肤触摸屏,并在实验室环境下实现了对人体压力、变形等参数的测试,以及信号传递等基本动能。目前水凝胶离子柔性器件只是实现了实验室条件下的检测功能,还不能达到实用化要求,需要进一步对水凝胶离子柔性器件如何保持长时间的信号稳定性进行研究,同时需要继续完善水凝胶离子柔性器件的保水封装、疲劳性能、水凝胶与弹性体的较好的粘结等问题,才能实现水凝胶离子柔性器件的实用化。