80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

  皮膚作為人體與周圍環(huán)境的界面，是人體中最大的器官，它融合了多種受體，能夠識別外界環(huán)境中的復(fù)雜刺激。此外，皮膚的重要特征是損傷后具有明顯的自愈能力。基于仿生學(xué)的理念，電子皮膚作為人工智能的重要組成部分受到越來越多的關(guān)注，廣泛應(yīng)用于健康監(jiān)測、機(jī)器人、植入式假體和人機(jī)界面等領(lǐng)域。值得注意的是，無論在哪個領(lǐng)域，柔性電子皮膚都需要對外界刺激做出響應(yīng)，才能實(shí)現(xiàn)動態(tài)變形的傳感效果。雖然電子皮膚目前已經(jīng)取得很大的發(fā)展，但限制電子皮膚蓬勃發(fā)展的兩個重要問題仍然需要解決。第一，傳統(tǒng)的電子皮膚通常要很長時間進(jìn)行自我修復(fù)。第二，作為應(yīng)變傳感器的電子皮膚不能區(qū)分方向。快速自愈能力可以保證電子皮膚系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而方向識別性可以使電子皮膚更加智能化，從而適合實(shí)際應(yīng)用。因此，進(jìn)一步探索具有快速自愈和方向識別能力的電子皮膚是有必要的，但目前仍具有很高的挑戰(zhàn)性。

  近期華東師范大學(xué)潘麗坤教授課題組和徐敏教授課題組合作報(bào)道了一種具有方向可識別性和超快自愈能力的聚乙烯醇(PVA)/4-甲�；脚鹚�(Bn)/聚乙烯亞胺(PEI)/Ti₃C₂Tx MXene (PBPM) 雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。通過PVA和PEI與Bn交聯(lián)形成聚合物網(wǎng)絡(luò)，加入導(dǎo)電材料MXene到該聚合物網(wǎng)絡(luò)中合成雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠（圖一）。將PBPM水凝膠應(yīng)用于電子皮膚，不僅具有超快的自修復(fù)能力，而且作為柔性應(yīng)變傳感器還具有方向識別性能，這種方向識別能力在本研究中首次被報(bào)道，為電子皮膚在實(shí)際應(yīng)用中奠定了基礎(chǔ)。

圖一 PBPM水凝膠的合成和結(jié)構(gòu)示意圖

  自愈是電子皮膚的一個重要特征。由于動態(tài)可逆共價鍵和超分子協(xié)同相互作用，PBPM水凝膠表現(xiàn)出超快的自愈能力，可在損傷后恢復(fù)其力學(xué)性能和導(dǎo)電能力（圖二）。Bn作為PVA的羥基和PEI的氨基之間的交聯(lián)劑，形成動態(tài)的硼酸鹽和亞胺鍵，構(gòu)成水凝膠的基本骨架，賦予水凝膠自愈能力。值得注意的是，該水凝膠自愈時間僅僅只需要大約0.06 s，機(jī)械性能可恢復(fù)至100%，與以往的報(bào)道相比，大大縮短了自修復(fù)時間，顯示了其優(yōu)異的快速自愈能力，突出了其在電子皮膚和其他柔性電子器件上的應(yīng)用潛力。

圖二 PBPM水凝膠超快自修復(fù)性能

  有趣的是，基于PBPM水凝膠的應(yīng)變傳感器還具有方向識別能力，這與對不同刺激的正/負(fù)響應(yīng)有關(guān)，這種方向感知特征在以往的研究中很少被報(bào)道。具體來說，當(dāng)PBPM水凝膠傳感器接收到來自兩個相反方向的刺激時，它可以相應(yīng)地做出正負(fù)電信號響應(yīng)。如圖三所示，當(dāng)?shù)皖^時，PBPM水凝膠應(yīng)變傳感器的電阻增大，相對電阻變化（RRC）正向增強(qiáng)。然而，當(dāng)抬頭時，電阻減小，RRC沿負(fù)方向增加，這表明頭部向下/向上的動作導(dǎo)致傳感器在相反的方向響應(yīng)。因此，通過RRC正負(fù)響應(yīng)可以區(qū)分頭部運(yùn)動的方向，凸顯了PBPM水凝膠在電子皮膚智能化應(yīng)變傳感器中的廣闊應(yīng)用前景。

圖三 PBPM水凝膠應(yīng)變傳感器頭部運(yùn)動方向可識別性能

  另外，如圖四所示，基于PBPM水凝膠的應(yīng)變傳感器不僅可以檢測到人體的大動作，還可以識別細(xì)微的動作。利用PBPM水凝膠進(jìn)一步感知手指書寫運(yùn)動，與傳統(tǒng)的基于水凝膠的傳感器相比，PBPM水凝膠傳感器真正模擬人體皮膚來感知書寫，而不是將水凝膠做成類似書寫板進(jìn)行書寫識別。由于筆跡的獨(dú)特特點(diǎn)，包括人的手指張力和書寫方向不同，PBPM水凝膠傳感器可以產(chǎn)生不同的特征電信號，從而區(qū)分書寫的不同字母。并且，當(dāng)重復(fù)書寫相同的字母時，特征信號仍然保持良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。

圖四 PBPM水凝膠作為電子皮膚應(yīng)變傳感器用于人類書寫檢測。(a-h)書寫不同字母的信號響應(yīng)。(i)實(shí)時手寫的RRC信號響應(yīng)曲線

  該研究成果以“A direction-aware and ultrafast self-healing dual network hydrogel for a flexible electronic skin strain sensor”為題，發(fā)表于《Journal of Materials Chemistry A》 （DOI: 10.1039/D0TA08987G）。碩士生彭文武為第一作者，徐敏教授和潘麗坤教授為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（No. 21875068）的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D0TA08987G