仿生离子皮肤材料成功模拟了人体皮肤的离子感知、可拉伸、弹性、自修复等诸多特性，在人机交互、柔性电子、软体机器人等领域表现出巨大的应用潜力。现阶段，离子皮肤的自修复和离子导电特性可通过富含离子的超分子网络进行设计，然而如何进一步优化离子皮肤的力学耐受性逐渐成为该领域发展的一个难点问题。

  东华大学武培怡-孙胜童研究团队近年来致力于通过多级黏弹网络设计开发高力学耐受的离子皮肤材料：（1）基于两性离子超分子竞争网络开发了应变硬化自修复离子皮肤，提高了材料抵抗拉伸断裂的耐受性（Nat. Commun. 2021, 12, 4082）；（2）模拟真实皮肤的可修复纳米纤维复合结构，通过高模量聚氨酯纳米纤维网与低模量离子导电基质复合，提升了离子皮肤抵抗循环裂纹扩展的疲劳耐受性（Nat. Commun. 2022, 13, 4411）；（3）基于熵驱动的聚丙烯酸-矿物纳米簇可逆物理吸附相互作用，制备了可强烈热致硬化的离子导电水凝胶，提升了材料抵抗高温破坏的力学耐受性（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202204960）。

  除此之外，冲击或撞击引发的低频震荡（0.1-50 Hz）也是一种极为重要的力学破坏形式。如不能利用阻尼系统加以保护，震荡波往往会对软体仿生机器人内部脆弱的元器件造成致命伤害。然而，现有的离子皮肤甚至更广泛意义上的弹性体材料，很难兼顾自修复性、弹性和震荡阻尼这三种性能。这是因为，高弹性回复往往要求分子链摩擦较低，而高阻尼要求分子链摩擦较大以产生热内耗，这二者从分子设计上近乎是矛盾的。

  受脂肪组织二元复合结构启发，该研究团队近期开发了一种兼有高阻尼、高回弹及自修复性能的离子皮肤材料。作者巧妙地筛选出可自发相分离的粘滞性含氟共聚物这一体系以实现对人体脂肪组织的仿生构筑。其中，短侧基含氟单体（TFEA）聚合后为低Tg聚合物，可产生高效链缠结，而长侧基含氟单体（PFOEA）聚合后可形成刚性侧基的头对头近晶组装，从而产生强分子链摩擦及粘滞阻力。在LiTFSI存在下，二者共聚可发生原位相分离，得到富含PPFOEA的高阻尼纳米相（模拟粘性脂肪细胞）及富含PTFEA的弹性基体（模拟细胞外基质）。与以往离子皮肤主要工作在流变弹性区不同，这一离子皮肤主要工作在流变耗散区（玻璃化转变区），从而在人体运动频率范围（0.1-50 Hz）内产生超高阻尼系数（tan δ均大于 1）。此外，该离子皮肤兼具高拉伸（21倍伸长）、柔性、应变硬化、高力学回弹、室温自修复及完全可回收等优异的综合性能。   

图1. 高阻尼自修复离子皮肤的仿生结构设计

图2. 高阻尼离子皮肤的力学性能和结构表征

图3. 高阻尼离子皮肤的二维相关红外光谱表征

图4. 高阻尼离子皮肤的能量耗散、弹性回复、自修复和可回收性

  以上研究成果近期以“Highly Damping and Self-Healable Ionic Elastomer from Dynamic Phase Separation of Sticky Fluorinated Polymers”为题，发表在《Advanced Materials》（DOI: 10.1002/adma.202209581）上。东华大学化学与化工学院硕士研究生向淮为文章第一作者，孙胜童研究员和武培怡教授为论文共同通讯作者。

  论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209581