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  具有可定制功能和與人體組織機(jī)械性能相適應(yīng)的仿生皮膚在人機(jī)界面、柔性可穿戴設(shè)備和軟體機(jī)器人的應(yīng)用中具有巨大的潛力。大多數(shù)現(xiàn)有的仿生皮膚材料往往需要復(fù)雜的分子設(shè)計(jì)或多步驟的功能化來(lái)實(shí)現(xiàn)各種特定的功能，以匹配人類皮膚的性能。因此，最大限度地降低仿生皮膚的生產(chǎn)成本并實(shí)現(xiàn)可定制的功能仍然是具有挑戰(zhàn)性的。

  武培怡教授課題組近年來(lái)報(bào)道了一系列用水凝膠、彈性體模擬生物皮膚和組織的力學(xué)、感知、以及刺激響應(yīng)特性，實(shí)現(xiàn)了類皮膚材料的多功能性。 (Joule 2021, 5, 2211;  Adv. Mater. 2017, 29（22）, 1700321; Adv. Mater. 2021, 33（24）, 2008479; Adv. Mater. 2021, 33（42）, 2103755; Adv. Mater. 2022, 2110140; Adv. Mater. 2022, 2201065; Nat. Commun. 2018, 9, 1134; Nat. Commun. 2019, 10, 1397; Nat. Commun. 2019, 10, 3429; Nat. Commun. 2021, 12, 4082; Sci. Adv. 2021, 7(22), abg4041等)

  與此同時(shí)，課題組還將傳統(tǒng)的食物與前沿的科學(xué)相結(jié)合，利用其獨(dú)特性能，構(gòu)筑“綠色”的仿生皮膚智能器件，如可食用的面團(tuán)離子皮膚傳感器 (Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1908018)，基于口香糖的電容式傳感器 (ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 6731)，以及基于傳統(tǒng)甜食“攪攪糖”構(gòu)筑的離子皮膚器件 (Sci. China Mater. 2021, 64, 3059)。

  中國(guó)的面食文化博大精深，揉面，是面食制備過(guò)程中的一個(gè)重要步驟。通過(guò)揉面將原料（如小麥粉和水）均勻混合，在這個(gè)過(guò)程中面筋蛋白之間通過(guò)形成二硫鍵產(chǎn)生新的相互作用，并促進(jìn)面筋網(wǎng)絡(luò)的生長(zhǎng)，從而得到粘彈性的面團(tuán)。有趣的是，以粘彈性的面團(tuán)作為載體，對(duì)面團(tuán)的風(fēng)味的調(diào)整（如添加調(diào)味品）也可以通過(guò)揉面和醒面來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖1. 基于“揉”的方法所定制的多功能仿生皮膚

  受到揉面的啟發(fā)，復(fù)旦大學(xué)博士生黃佳惠報(bào)道了一種簡(jiǎn)單而通用的“揉”的方法，用于設(shè)計(jì)一系列功能可定制的仿生皮膚。具體來(lái)說(shuō)，是以粘彈性水凝膠為載體，通過(guò)手工揉進(jìn)各種功能性填料，將其均勻地分散在水凝膠基質(zhì)中，其重要特點(diǎn)原材料的利用率接近100%。揉的過(guò)程有利于所有成分的均勻混合，而隨后類似于“醒面”的靜置過(guò)程則為了消除內(nèi)應(yīng)力，有利于凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自主調(diào)節(jié)和優(yōu)化。通過(guò)靈活地選擇和整合不同的功能填料，所得的仿生皮膚具有功能多變的特點(diǎn)，可以滿足復(fù)雜工作環(huán)境下的需求（圖1）。

  為了證明這種“揉”的方法的通用性與可行性，作者將典型的一維、二維、三維納米材料以及溶劑單獨(dú)或以組合形式揉到一種粘彈性水凝膠中（圖2-圖5），研究了它們?cè)谀z中的分散均勻性以及所帶來(lái)的新功能。通過(guò)系列表征證明了揉能夠促進(jìn)所有成分的均勻混合，而隨后的靜置對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自主調(diào)節(jié)和優(yōu)化是有利的。

  因此，與大多數(shù)需要復(fù)雜分子設(shè)計(jì)或多步功能化的材料不同， “揉”的方法為構(gòu)建多功能集成的仿生皮膚材料提供了一個(gè)簡(jiǎn)便但通用的策略。該工作近期以“Kneading-Inspired Versatile Design for Biomimetic Skins with a Wide Scope of Customizable Features”為題發(fā)表在《Advanced Science》上，論文的第一作者為復(fù)旦大學(xué)先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室博士研究生黃佳惠，武培怡教授為論文的通訊作者。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202200108