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  皮膚作為人體最大的器官，近年來為科學家設(shè)計新型可拉伸電子帶來了諸多啟發(fā)。通過精巧地設(shè)計并組合相關(guān)電子元器件及彈性體材料，研究人員已成功開發(fā)出諸如電子皮膚（electronic skin）等仿人體皮膚的電子設(shè)備，并在可穿戴電子，可穿戴康復機械人和軟體機器人等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景. 而以離子水凝膠為代表的軟材料，由于其優(yōu)異的生物兼容性，更加接近生物組織的機械和電學特性，目前吸引了大量研究精力投入其中，以便將其開發(fā)并集成到可穿戴傳感，軟體機器人等應(yīng)用中，從而確保更安全，更智能的人機互動。


  日前，多倫多大學劉新宇教授團隊在 Cell Press 子刊 iScience上 總結(jié)并討論了類皮膚水凝膠的研究進展。文章首先總結(jié)了目前水凝膠的增韌方法及原理，增加離子導電性的方法。文章隨后描述了目前提高水凝膠鎖水，抗凍和粘貼的若干策略。應(yīng)用方面，文章主要介紹了目前離子水凝膠在可穿戴物理和化學傳感，軟體機器人柔性電極及可拉伸傳感，和柔性自發(fā)電能量收集等方面的進展。最后，作者討論了離子水凝膠存在的挑戰(zhàn)和機遇， 包括多模態(tài)傳感，新型加工制備方案，結(jié)合大數(shù)據(jù)和水凝膠離子計算的下一代智能，以及可拉伸的儲能設(shè)備。

圖8 水凝膠生物化學傳感器

  論文第一作者應(yīng)斌斌博士曾在麥吉爾大學和多倫多大學聯(lián)合培養(yǎng)，目前正在麻省理工學院機械工程系從事博士后研究工作。研究方向為ingestible bioelectronics and biosensors。

  多倫多大學劉新宇教授為本文通訊作者。多倫多大學劉新宇教授團隊長期致力于微納和軟體機器人學、柔性電子器件、微流控器件與系統(tǒng)等機理研究以及應(yīng)用開發(fā)。該研究受到了加拿大自然科學和工程研究理事會和加拿大創(chuàng)新基金會的資助。

  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004221011421?via%3Dihub