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  摔碎的手機屏幕能否像受傷的皮膚一樣在短時間內恢復如初呢？自愈合材料的提出和蓬勃發展使其成為可能。基于自愈合材料的柔性電子器件在人造皮膚，軟體機器人和制動器等領域獲得了廣泛關注。因為他們不僅具有類似生物系統的順應性，且在受到意外損傷時能夠很快恢復其形態和功能，從而大大提高了器件的使用壽命，使用安全性和經濟效益。然而，大部分自愈合材料的性能受到溫度影響，在低溫下變硬，變脆，甚至完全失效，使其應用止步于高緯度和嚴寒地區。

  針對這一問題，北京納米能源與系統研究所李舟研究員團隊通過利用Li⁺的高水合能調節水凝膠材料在低溫下的高分子鏈擴散能力和動態相互作用，制備了一種在超低溫環境(-80℃)下具有穩定自愈合性能的多功能離子水凝膠(SSIH)。通過系統優化，該離子水凝膠可實現在受損后10分鐘內的快速自愈合、愈合后的材料可承受超過7000%以上的大變形，11.76 S/cm的穩定電導率和長達到13個月的綜合性能穩定性。特別是，即使在-80℃的極端低溫環境下，這些實用性能也能很好地保持，這為目前水凝膠基的自愈材料在零攝氏度下由于水分和聚合物鏈段凍結而失效的問題提供了可行的解決方案。

  在這項工作中，李舟研究員團隊通過仿生有髓軸突的結構和信號傳輸功能，展示了一種基于 SSIH 的人工神經纖維 (SSANF)，用于實現高保真和高通量的信息交互。將該人工神經纖維集成到多功能機器人時，SSANF展示了它在實時集成信號傳遞中的用途。克服了傳統金屬導線無法拉伸和易拉斷的缺陷，SSANF在反復大變形下可保持穩定的傳輸性能，這使全柔性集成系統成為可能。基于該多功能離子水凝膠的仿生器件將使仿生智能機器人更接近模擬復雜的生物系統，為機器人在極端條件下完成無人任務開辟更廣闊的應用場景。

圖5.SSANF 在仿生智能機器人中的應用。(a)SSAF作為 BIR 的一個通信單元。(b)同步仿生機器人手系統的電路示意圖，(c)其中 SSANF 用于傳輸實時集成信號。(d)干冰（-78.5℃）用于創造局部低溫環境。(e) SSANF在200%變形和-78.5℃下的輸入和輸出信號。(f)SSANF 的能量輸送能力和快速回復能力。 

  相關研究成果以題為:“Ultra-stretchable and fast self-healing ionic hydrogel in cryogenic environments for artificial nerve fiber”發表在最新一期Advanced Materials (IF: 30.8)上，王嬋博士和碩士研究生劉瑩為共同第一作者, 李舟研究員為通訊作者。