傅佳骏教授课题组关于柔性自修复电子皮肤研究的新突破

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我校化学与化工学院傅佳骏教授课题组在柔性电子皮肤领域取得关键突破，该项研究工作通过仿生平滑肌微结构实现了材料“高介电常数-高柔性-高韧性-快速自修复”的多功能耦合，成功解决了电容式柔性自修复电子皮肤易撕裂、检测限高、灵敏度低的难题，相关成果近期发表在国际期刊《Nature Communications》上。南京理工大学为第一通讯单位，南京林业大学为协作通讯单位。论文第一作者为化院二年级博士孙扶瑶，化院二年级硕士刘龙飞和理学院陈恺副教授也为实验做出了重要贡献。该研究受到了国家“万人计划”青年拔尖人才项目、科技部国家重点研发计划、中央军委科技委基础加强领域基金重点项目、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目的支持。

        成果链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-35810-y
        成果简述：柔性电容式电子皮肤是一种具有类人体皮肤机械特性和传感特性的可穿戴电子产品。近十来年，为了提高电子皮肤的使用寿命，大量研究致力于拓展柔性电子皮肤的自修复功能。然而，目前该领域仍存在两大亟待解决的难题：(1) 由于柔性自修复基体中非共价键的键能较低，导致设计集成的电子皮肤在工况条件下很容易撕裂，严重影响设备的服役可靠性；(2) 柔性电容式皮肤的灵敏度与器件中介电层的介电常数呈正相关，柔性自修复介电层的本征介电常数较低，而添加刚性高介电填料的传统改性方法则会剥夺介电层的柔性和自修复性能。针对上述挑战，团队通过界面配位作用将液态金属微颗粒可控地分布在自修复聚脲基体中，研制了仿平滑肌结构的高抗撕裂、高介电柔性自修复材料；该策略在极大提高材料断裂能(>100 kJ m-2)和介电常数(>15)的同时，保持了材料的本征柔性(0.83 MPa)和快速自修复能力(1 min)；以此构建的电子皮肤不仅能够准确检测低至1%的响应应变，而且在含有缺口的情况下也能正常工作。
         课题组简介：本课题组以军民应用需求为导向，致力于利用超分子技术构筑智能纳米容器、自修复功能性材料等，重点研究材料在海洋防腐涂层、功能防护涂层、电磁屏蔽、电子皮肤、脑机接口、锂电池等领域的应用。近两年来已取得了系列科研成果，代表性的有：《自然·通讯》（Nat. Commun., 2023, 14, 130）、《物质》（Matter, 2021, 4, 2474）、《德国应用化学》（Angew. Chem., Int. Ed., 2021, 60, 7947）、《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater., 2023, 2212564; Adv. Funct. Mater., 2022, 32, 2204451）、《材料视野》（Mater. Horiz., 2022, 9, 640; Mater. Horiz., 2021, 8, 3356; Mater. Horiz., 2021, 8, 2238）等。
        文章来源：南京理工大学