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  具有可定制功能和與人體組織機械性能相適應的仿生皮膚在人機界面、柔性可穿戴設備和軟體機器人的應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雜的分子設計或多步驟的功能化來實現(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報道了一系列用水凝膠、彈性體模擬生物皮膚和組織的力學、感知、以及刺激響應特性，實現(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，課題組還將傳統(tǒng)的食物與前沿的科學相結合，利用其獨特性能，構筑“綠色”的仿生皮膚智能器件，如可食用的面團離子皮膚傳感器 (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”構筑的離子皮膚器件 (Sci. China Mater. 2021, 64, 3059)。

  中國的面食文化博大精深，揉面，是面食制備過程中的一個重要步驟。通過揉面將原料（如小麥粉和水）均勻混合，在這個過程中面筋蛋白之間通過形成二硫鍵產(chǎn)生新的相互作用，并促進面筋網(wǎng)絡的生長，從而得到粘彈性的面團。有趣的是，以粘彈性的面團作為載體，對面團的風味的調(diào)整（如添加調(diào)味品）也可以通過揉面和醒面來實現(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)，復旦大學博士生黃佳惠報道了一種簡單而通用的“揉”的方法，用于設計一系列功能可定制的仿生皮膚。具體來說，是以粘彈性水凝膠為載體，通過手工揉進各種功能性填料，將其均勻地分散在水凝膠基質(zhì)中，其重要特點原材料的利用率接近100%。揉的過程有利于所有成分的均勻混合，而隨后類似于“醒面”的靜置過程則為了消除內(nèi)應力，有利于凝膠網(wǎng)絡結構的自主調(diào)節(jié)和優(yōu)化。通過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，可以滿足復雜工作環(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），研究了它們在凝膠中的分散均勻性以及所帶來的新功能。通過系列表征證明了揉能夠促進所有成分的均勻混合，而隨后的靜置對網(wǎng)絡結構的自主調(diào)節(jié)和優(yōu)化是有利的。

  因此，與大多數(shù)需要復雜分子設計或多步功能化的材料不同， “揉”的方法為構建多功能集成的仿生皮膚材料提供了一個簡便但通用的策略。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旦大學先進材料實驗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