模拟人体离子传输机制仿生皮肤可进行自我愈合

一片软质材料被刀切开，在室温下放置一小时后，经测试其力学性能可恢复到原来状态的91%最近几天，中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料团队联合韩国汉阳大学和忠南大学的研究团队，研发出一种超敏感自愈合离子皮肤相关论文在线发表在《自然通讯》上

受人体皮肤感知结构的启发，国内外科学家此前已开发出几种具有离子传输机制的离子皮肤，并将其应用于遥控器，传感器等机械设备虽然相关材料具有很高的抗干扰性能，优异的空间分辨率以及对静态和动态刺激的响应能力，但它们容易发生持续磨损，造成意外的机械损伤，导致功能中断或设备寿命降低

是否可以参考人体皮肤，赋予离子皮肤自我修复能力，从而保证相应设备的稳定性和使用寿命。

据吴斌预测，2021年电子皮肤的市场规模为63亿美元，预计市场年复合增长率为21.1%离子皮肤是电子皮肤的下一代产品，目前还处于研发阶段

本研究中，联合团队根据触觉细胞的机械刺激响应原理，模拟真实人体皮肤的自愈功能和生物离子信号传递机制，设计并合成了一种含有动态二硫官能团和氯取代基的新型热塑性聚氨酯材料。

在此基础上，他们通过在这种热塑性聚氨酯材料中填充离子液体作为信号传输介质，开发了一种新型的离子导体，并以银纳米线作为柔性电极，聚氨酯作为封装材料组装了目标离子皮肤。

动态二硫键具有键交换效应，即使在室温下当材料受到损伤时，键交换会缩短分子链的距离，使它们重新堆叠在一起，宏观上表现出自愈合的现象，敏感的触觉功能也可以伴随着伤口愈合而恢复据吴斌介绍，通过机械刺激改变氯取代基与离子液体之间的可逆离子偶极相互作用，可以有效改善瞬时电容与初始电容之差，从而提高灵敏度

这项工作是对之前‘肌肉模拟’工作的推进，更接近人体的感觉机制，更接近灵活的人机界面应斌介绍

此前，中科院宁波材料所生物基高分子材料团队已研发出一种新型聚氨酯材料，即模拟肌肉，适合用作可拉伸电子产品的弹性基体，能够保证电子设备在复杂环境下仍能稳定工作但是模拟肌肉并没有使用离子传输机制，而是使用了电子传输机制与电子人体的离子不匹配，所以在人体应用上受到限制

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