穩(wěn)健的傳感材料非常適合未來的人機界面和軟機器人技術，但很難實現，特別是對于需要將特性相互排斥的材料組合在一起的時候。這些特性包括導電性、拉伸性、柔軟性、韌性、可愈合性和耐用性等。就長使用壽命的關鍵要求而言，材料不僅應在損壞時自行愈合，而且應在疲勞載荷期間抵抗裂紋擴展。

事實證明，在自愈性和抗疲勞性之間取得平衡對于可拉伸的納米材料離子皮膚（人類皮膚類似物）是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。值得注意的是，大多數可自我修復的離子皮膚是通過在離子傳導網絡中加入動態(tài)共價或物理交聯來產生的，這種鏈間動態(tài)設計基本上不會有助于抗疲勞斷裂，因為聚合物鏈的低能量決定了在可重復載荷下易受影響而產生裂紋擴展。

相關報道引入溶脹的共價網絡微球與線性網絡進行可逆糾纏可以實現高抗疲勞性和自愈性，但由于嵌入式內在的柔軟性，由此產生的機械強度相對較低。與此形成鮮明對比的是，人類皮膚很好地協調了可愈合性和抗疲勞性之間的平衡，這源于其富含離子和分層排列的納米纖維可修復的結構，再由嵌入柔軟的彈性基質做支架支撐。

這兩個階段不僅在傷口上真皮層纖維細胞的幫助下愈合，而且通過將裂紋尖端固定在納米纖維上，賦予人體皮膚非常高的斷裂韌性。因此，人體皮膚可以承受一定撕裂性以及可重復變形性，每年超過一百萬次循環(huán)而不會疲勞。

圖1 人類真實皮膚組織構造

圖2 本文設計的納米人工傳感離子皮膚（一）

圖3 本文設計的納米人工傳感離子皮膚（二）

圖4 納米人工傳感離子皮膚拉伸性能展示

圖5 納米人工傳感離子皮膚與真實人類皮膚特性對比

圖6 不同技術方案的人工離子皮膚特性測試實驗結果

以下就人工離子皮膚Z為重要的一個特性，類似于人類真實皮膚的可自愈特性，做一個生動的形象展示。

如圖7人工離子皮膚受到破壞，被切割后，通過電鏡掃描可以清晰的看見被切割的痕跡，但是在過去了24h之后，神奇的一幕發(fā)生了，被切割的痕跡肉眼可見般的發(fā)生了明顯的自愈，再經過沖洗離子基質后進一步發(fā)生了自愈，切割痕跡已經基本上消失。

圖7 人工離子皮膚電鏡掃描自愈過程

經過低場核磁共振技術測試，如圖8所示，水在人工離子皮膚中均是以結合水的狀態(tài)存在，很好的解釋了人工離子皮膚的抗凍性能以及其他特性。

圖8 人工離子皮膚弛豫測試結果

參考文獻：

[1] Wang J,  Wu B,  Wei P, et al. Fatigue-free artificial ionic skin toughened by self-healable elastic nanomesh[J]. Nature Communications.