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  近年來，柔性可穿戴電子皮膚在健康醫(yī)療監(jiān)測、人體運(yùn)動監(jiān)控以及人機(jī)交互等領(lǐng)域得到了巨大的關(guān)注，其與人體表皮的保形黏附及可逆脫附有助于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的信號檢測和穩(wěn)定的器件性能。此前發(fā)展了基于不同刺激的響應(yīng)性可逆黏附膜，如pH、UV、化學(xué)試劑，但這些條件限制了其在人體上的應(yīng)用。因此，如何使用溫和、有效、易獲取的刺激響應(yīng)源實(shí)現(xiàn)與皮膚的可逆黏附仍存在挑戰(zhàn)。

  針對這一問題，UCLA軟材料課題組發(fā)展了一種皮膚溫度響應(yīng)黏附、室溫響應(yīng)脫附的生物友好可逆黏附膜（BAP）。研究者巧妙地將側(cè)鏈烷基丙烯酸酯（丙烯酸十八烷基酯SA及丙烯酸十四烷基酯TA）與二元聚氨酯丙烯酸酯低聚物(UDA)聚合，利用半結(jié)晶-無定形態(tài)的轉(zhuǎn)變調(diào)控聚合物的流動粘彈性和能量耗散特性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其在人體表皮上的按需黏附及脫附。在此配方中，調(diào)配不同鏈長的側(cè)鏈烷基丙烯酸酯（SA和TA）配比，可以控制黏附相轉(zhuǎn)變溫度。不同于常用的形狀記憶材料中結(jié)晶鏈段交聯(lián)于聚合物內(nèi)部， SA和TA的長側(cè)鏈烷基作為結(jié)晶鏈段自由懸掛于體系中，這使得側(cè)鏈運(yùn)動靈活，保證了相對窄的狀態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)間（26 -32 °C）。UDA作為長鏈引發(fā)劑，在增大材料韌性的基礎(chǔ)上，不提高黏附態(tài)的模量，實(shí)現(xiàn)了材料的高模量轉(zhuǎn)變（~1000倍）。

圖1 皮膚溫度/室溫響應(yīng)可逆黏附膜的原理及調(diào)控

  BAP膜在皮膚溫度時(shí)，模量降低，黏附增大，可與皮膚形成良好的共形接觸，準(zhǔn)確地跟隨皮膚的變形而變形。將黏附在基材上的BAP膜置于空氣中或自來水中，BAP膜模量升高，黏附降低，可輕易地與基材脫附。值得指出的是，BAP膜黏附特性的改變主要受到溫度變化的影響，而不受到與水接觸的影響�；诓牧系倪@種疏水特性，BAP膜在自來水中脫附后仍可以重復(fù)使用。

圖2 BAP膜的可逆黏附性能

  通過將BAP膜作為基底，制備了透明、超拉伸、按需脫附的單電極摩擦電納米發(fā)電機(jī)（DoD-TENG），并將其用于無人機(jī)控制。該設(shè)計(jì)保證了器件在使用時(shí)與人體皮膚緊密接觸，而脫附時(shí)不會造成器件各部分的錯位破壞。本文介紹的皮膚溫度/室溫響應(yīng)的可逆黏附膜在電子皮膚、人機(jī)交互等應(yīng)用領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

圖3.體溫響應(yīng)可逆黏附膜用于人機(jī)界面

  這項(xiàng)研究結(jié)果以“Skin temperature-triggered, debonding-on-demand sticker for a self-powered mechanosensitive communication system”為題發(fā)表于Matter（DOI: doi.org/10.1016/j.matt.2021.03.003）。論文的第一作者為UCLA博士后、天津科技大學(xué)教師高萌,共同第一作者為UCLA博士生吳瀚翔，通訊作者為裴啟兵教授。

  論文鏈接：https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(21)00110-7