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  柔性電子皮膚在人機互動和可穿戴電子皮膚領域發揮著重要作用。為了更好的模擬人體皮膚，電子皮膚應該具備對外界刺激（壓力，溫度等）的多重響應能力和類人體皮膚的抵抗破壞能力。目前，多功能電子皮膚的制備主要是通過在柔性聚合物基底上集成具備探測壓力、溫度或其他刺激的傳感器及陣列，面臨著層壓圖案復雜化和不同功能傳感器的有效集成問題。在類皮膚材料的制備方面也面臨著材料本身柔性、韌性及自修復能力的平衡。

  鑒于此，南京大學李承輝教授課題組采用剛柔并濟的策略：將硫辛酸和甲基丙烯磺酸鈉反應的聚合物鏈段作為柔性鏈段，將聚苯胺作為剛性鏈段。其中，聚苯胺以質子酸摻雜的形式分布在聚合物網絡中。

圖1 聚合物材料的主要構成與結構

  由于氫鍵和離子鍵的協同作用，該聚合物材料表現出高柔性：拉伸速率為10mm/min 時斷裂伸長量高達40×；抗撕裂性：撕裂能為5668±20J·m^?2遠高于人體組織（1000J·m^-2）；切口不敏感性；耐穿刺能力：穿刺能為69.05±0.38mJ。

圖2 (a)不同速率下的拉伸曲線；(b)400%應變下的循環拉伸曲線；(c)切口不敏感性；(d)50mm/min 下的穿刺曲線

  在具備優異機械性能同時，材料保持良好的自修復能力。室溫下修復24小時即可達到97.14%的修復效率。

圖3 (a)室溫條件下修復不同時間后的拉伸曲線；(b)不同修復時間下的修復效率；（c）材料在被切斷后經過簡單接觸修復后的修復情況

  由于聚苯胺在質子酸摻雜后的導電性，聚合物雜化凝膠具有良好的導電性。由該材料和銅片簡單組裝的傳感器可以將應變和溫度變化轉化為線性電信號變化，從而可以檢測生理信號（如體溫、呼吸和局部關節運動）。基于這些優越的性能，表明MASTA–PANI5在可穿戴領域和生理信號檢測方面的具有巨大的潛力。

圖4 (a)傳感器在溫水和熱水刺激下的阻值變化；（b）傳感器在室溫與40℃循環下的高穩定性工作；（c）傳感器在接受哈氣刺激時的阻值變化；（d）在不同力度按壓刺激下的阻值響應；（e）將傳感器貼于喉嚨出發音時的阻值變化情況；（e）將傳感器貼于食指關節處彎曲不同角度時的阻值變化情況。

  以上工作以“A Puncture-Resistant and Self-Healing Conductive Gel for Multifunctional Electronic Skin”為題發表在Advanced Functional Materials 期刊上。論文第一作者為南京大學博士研究生侯可心，通訊作者為南京大學李承輝教授和趙培臣博士。上述工作得到國家自然科學基金項目（21631006，21771100）的資助。

  文獻鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202107006