持续研究，中科院宁波材料所在自愈合离子皮肤领域取得系列进展
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皮肤是人体重要的器官。它可以通过离子传输机制实现对机械外力的感知，如压力、应变和扭转。同时，它还具有自我修复的能力，可以在外部损坏后恢复其初始功能。受人类皮肤感知结构的启发，个别研究团队报告了几种具有离子传输机制的离子皮肤。它们具有高抗干扰性、出色的空间分辨率和对静态和动态刺激的出色响应。然而，这些离子皮肤容易遭受持续磨损，导致意外的机械损伤，导致功能中断或设备寿命减少。因此，与人体皮肤相似的自愈能力是恢复受损功能以确保稳定性和延长设备使用寿命所必需的重要固有属性。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料团队在朱锦研究员的带领下基于多年的自愈合材料和电子皮肤的研发经验（Advanced Functional Materials, 2022, 32, 2106341； Advanced Functional Materials, 2021, 31, 2009869； Chemical Engineering Journal, 2021, 420, 127691； Chemical Engineering Journal, 2021, 410, 128363； ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 11072； Materials Today Physics, 2020, 14, 100219.），同时与韩国汉阳大学的Do Hwan Kim教授团队以及韩国忠南大学的Kyung Jin Lee教授团队共同合作，开发出一种“超灵敏且可自修复的离子皮肤”。它拥有像人体皮肤一样的弹性且具有自我修复能力，灵敏的触觉功能可以随着伤口的愈合而恢复。
首先，上述研究团队基于触觉细胞的机械刺激响应原理，设计合成了一种含有动态二硫官能团和氯取代基的新型热塑性聚氨酯材料，模拟了真实人体皮肤的自我修复功能和生物离子信号传输机制。动态二硫键一直在进行可逆的动态键合，伤口可以在室温下快速自愈，而无需额外的能量。其次，他们在用离子液体作为信号传输介质填充热塑性聚氨酯材料后，开发了一种新型离子导体。最后，以银纳米线作为柔性电极和聚氨酯作为包装材料组装目标离子皮肤。由于聚氨酯中引入的氯取代基的电负性高，它与离子液体具有可逆的离子偶极相互作用。通过机械刺激改变氯取代基和离子液体之间的可逆离子偶极相互作用，可以有效地改善瞬时电容和初始电容之间的差异，从而提高灵敏度。此外，在本研究工作中系统地描述了压电离子动力学的机理，以解释高灵敏度的引发原理。这项研究成果模拟了类似于生物触觉细胞的离子信号传输系统，根据力的变化控制离子导体中的离子分布，并使触觉感知最大化。它提出了一种可以同时恢复伤口和触觉功能的离子皮肤技术的新概念，并有望应用于可穿戴医疗领域的人机界面，具有重要意义。
相关成果以“Ultrafast, autonomous self-healable iontronic skin exhibiting piezo-ionic dynamics”为题在Nature Communications期刊上在线发表。本工作的通讯作者为中科院宁波材料所应邬彬副研究员、韩国汉阳大学Do Hwan Kim教授以及韩国忠南大学Kyung Jin Lee教授，第一作者为韩国汉阳大学Elvis K. Boahen和韩国忠南大学潘宝海博士。
离子皮肤的设计概念设计：由离子动力学产生的动作电位刺激和动态二硫键的键交换效应模拟人体皮肤的外力感知和自愈合功能。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料团队在朱锦研究员的带领下基于多年的自愈合材料和电子皮肤的研发经验（Advanced Functional Materials, 2022, 32, 2106341； Advanced Functional Materials, 2021, 31, 2009869； Chemical Engineering Journal, 2021, 420, 127691； Chemical Engineering Journal, 2021, 410, 128363； ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 11072； Materials Today Physics, 2020, 14, 100219.），同时与韩国汉阳大学的Do Hwan Kim教授团队以及韩国忠南大学的Kyung Jin Lee教授团队共同合作，开发出一种“超灵敏且可自修复的离子皮肤”。它拥有像人体皮肤一样的弹性且具有自我修复能力，灵敏的触觉功能可以随着伤口的愈合而恢复。
首先，上述研究团队基于触觉细胞的机械刺激响应原理，设计合成了一种含有动态二硫官能团和氯取代基的新型热塑性聚氨酯材料，模拟了真实人体皮肤的自我修复功能和生物离子信号传输机制。动态二硫键一直在进行可逆的动态键合，伤口可以在室温下快速自愈，而无需额外的能量。其次，他们在用离子液体作为信号传输介质填充热塑性聚氨酯材料后，开发了一种新型离子导体。最后，以银纳米线作为柔性电极和聚氨酯作为包装材料组装目标离子皮肤。由于聚氨酯中引入的氯取代基的电负性高，它与离子液体具有可逆的离子偶极相互作用。通过机械刺激改变氯取代基和离子液体之间的可逆离子偶极相互作用，可以有效地改善瞬时电容和初始电容之间的差异，从而提高灵敏度。此外，在本研究工作中系统地描述了压电离子动力学的机理，以解释高灵敏度的引发原理。这项研究成果模拟了类似于生物触觉细胞的离子信号传输系统，根据力的变化控制离子导体中的离子分布，并使触觉感知最大化。它提出了一种可以同时恢复伤口和触觉功能的离子皮肤技术的新概念，并有望应用于可穿戴医疗领域的人机界面，具有重要意义。
相关成果以“Ultrafast, autonomous self-healable iontronic skin exhibiting piezo-ionic dynamics”为题在Nature Communications期刊上在线发表。本工作的通讯作者为中科院宁波材料所应邬彬副研究员、韩国汉阳大学Do Hwan Kim教授以及韩国忠南大学Kyung Jin Lee教授，第一作者为韩国汉阳大学Elvis K. Boahen和韩国忠南大学潘宝海博士。
离子皮肤的设计概念设计：由离子动力学产生的动作电位刺激和动态二硫键的键交换效应模拟人体皮肤的外力感知和自愈合功能。
