神经元在生物体内传输信号，并启发了用于柔性电子、智能设备和神经态计算机等领域的人工神经材料及器件的开发。神经元纤维表现出优异的机械鲁棒性，并粘附在组织和器官上，以在运动过程中维持其完整的形状和主要功能，这一点在人工神经元材料制备方面很少有考虑。蜘蛛的粘附丝表现出高强度和高韧性，以及用于捕捉猎物的高粘附性。这为设计具有良好粘附性和机械鲁棒性的人工神经纤维材料提供了新的思路。通过模仿蜘蛛丝的分子结构和纺丝过程，人们已经开发出了各种力学性能优异的水凝胶纤维。如果引入粘附性和离子导电性于其中，则具有优异粘附性、机械鲁棒性和信号传输的人工神经纤维材料的开发将成为可能。然而主要挑战在于如何在连续纺丝的基础上调节人工纤维分子间的相互作用和分级结构，从而实现力学性能和电学性能的良好结合。

图1 PrDA人造蛛丝的仿生原理

  文章中将相同摩尔量的质子供体单体和质子受体单体通过自由基聚合制备了一系列不同质子供体-受体序列的PrDA水凝胶。类似于两性离子生物分子，如氨基酸和蛋白质，质子可以从质子供体的酸性基团转移到质子受体的碱性基团，从而生成阴离子和阳离子基团，再通过分子链之间的静电相互作用物理交联而成胶（图2ab）。通过仿生蜘蛛的纺丝过程，将PrDA水凝胶牵引纺丝制备PrDA纤维。

图2 PrDA人造蛛丝的制备以及纺丝性能和力学性能

图 3 PrDA人造蛛丝的粘附性能

图 4 PrDA人造蛛丝的离子导电性能以及生物电极应用

图5 基于PrDA人造蛛丝的人工突触器件

  综上所述，该文章受神经元和蜘蛛粘附丝的启发，基于PrDA水凝胶纤维开发了一种用于生物电信号传输的可纺粘性导电人造蛛丝材料。PrDA人造蛛丝的两性离子聚合物链间的静电相互作用保证了优异的牵引纺丝能力、力学性能和对不同类型表面的粘附性能。同时，PrDA人造蛛丝显示出良好的离子导电性，是捕捉人体生物电信号并传输到检测仪器的理想界面材料。此外，人工突触晶体管的构建实现了拟神经信号的可控调控。因此，该研究将为人工神经材料和设备的设计提供新的思路，可应用于生物电极、脑机接口、可穿戴电子设备和神经态计算机等领域。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202300876

刘遵峰教授课题组招聘信息

招生及招聘内容：

推免生、硕士、博士、博士后、特聘副研究员等

学科方向：

材料学，化学，生物学、纺织与纤维、金属、计算模拟、电子信息等学科

实验室研究方向:

1.高强韧纤维、智能材料

2.人工肌肉、传感器

3.纳米材料、柔性固态制冷等

课题组网址：https://liuzunfeng.nankai.edu.cn

招聘要求：

1.博士招收采取推免制，具有独立的科研能力，英语水平良好（6级或其它相当水平），具有发表英文学术论文经验；性格开朗，有良好的团队合作和对外沟通能力；

2. 能够协助合作导师管理和完成科研项目并协助指导研究生。

3. 要求应聘人员工作认真负责，踏实肯干，具团队精神。

应聘方式：

（一）请应聘者将简历及相关证明材料（ 文章、成果情况等 ）通过邮件，以“应聘岗位＋姓名”为主题发送至以下邮箱：liuzunfeng@nankai.edu.cn

（二）将以邮件或电话的方式通知通过初选的应聘者，前来参加本单位组织的笔试或面试。

刘遵峰教授简介

刘遵峰，南开大学教授，国家杰出青年基金获得者。

研究方向为柔性智能高分子纤维材料，包括高强韧人造蜘蛛丝、人工肌肉、柔性电子、柔性制冷等。在 Science , Nat. Commun., Adv. Mater.等国际学术 SCI 期刊上发表研究论文 100 余篇。其中2015年关于可拉伸导体的研究工作被美国《Discover Magazine》评选为2015年度全球TOP100重大科学发现；2019年关于“扭热制冷”的工作发展了逆转制冷新方法，大幅提高了制冷效率；研发的水凝胶纤维人造蜘蛛丝强度与韧性性能接近天然蜘蛛丝；基于多种纤维材料等发展了多种智能织物。发展了基于零泊松比褶皱结构的弹性导体，构建了多层次协同作用的模拟神经传导、应变传感、驱动为一体的人工肌肉纤维。  多篇关于柔性健康监测的文章被选为封面文章，受邀撰写多篇综述，授权中国专利8余项，在多个国内外学术会议做邀请报告40余次。

五篇代表性论文：

1. Run Wang#, Shaoli Fang#, Zunfeng Liu*, Ray H. Baughman* et al. Torsional refrigeration by twisted, coiled, and supercoiled fibers, Science 2019, 366(6462): 216-221.  

2. Zunfeng Liu, Shaoli Fang*, Ray H. Baughman* et al. Hierarchically Buckled Fibers for Superelastic Electronics, Sensors, and Muscles, Science 2015, 349(6246): 400-404.

3. Xueqi Leng, Guangkai Mei, Guanghao Zhang, Zunfeng Liu* and Xiang Zhou*. Tethering of twisted-fiber artificial muscles, Chem. Soc. Rev. 2023, 52: 2377-2390.  

4. Yuanyuan Dou, Zhen-Pei Wang, Wenqian He, Tianjiao Jia, Zhuangjian Liu, Pingchuan Sun, Kai Wen, Enlai Gao, Xiang Zhou, Xiaoyu Hu, Jingjing Li, Shaoli Fang, Dong Qian, Zunfeng Liu*, Artificial Spider Silk from Ion-Doped and Twisted Core-Sheath Hydrogel Fibres, Nat. Commun. 2019, 10, 5293.  

5. Kaiqing Yu, Xiaozhou Ji, Tianyu Yuan, Yao Cheng, Jingjing Li, Xiaoyu Hu, Zunfeng Liu*, Xiang Zhou*, Lei Fang* Robust Jumping Actuator with a Shrimp-Shell Architecture, Adv. Mater. 2021, 2104558.