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  摩擦電傳感設(shè)備依靠接觸起電和靜電感應(yīng)的耦合效應(yīng)，能夠?qū)⑼獠渴┘拥臋C(jī)械刺激轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而簡(jiǎn)化觸覺(jué)信息的獲取和量化。然而，傳統(tǒng)彈性摩擦電材料（聚二甲基硅氧烷、熱塑性聚氨酯、硅橡膠等）的楊氏模量過(guò)高，與人體組織之間固有的機(jī)械失配為可穿戴觸覺(jué)傳感設(shè)備在人機(jī)交互中的應(yīng)用帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。模量的高度失配和極低的粘附性使其難以與人體和機(jī)器人形成順應(yīng)性的共形接觸和穩(wěn)定的界面連接，損害了可穿戴觸覺(jué)傳感設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和傳感信號(hào)的保真?zhèn)鬏敚瑖?yán)重限制了柔性電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

  近日，王雙飛院士團(tuán)隊(duì)聶雙喜教授課題組受人體皮下組織的天然兩相結(jié)構(gòu)啟發(fā)，提出了通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性氫鍵誘導(dǎo)纖維素再生的相分離策略，實(shí)現(xiàn)了一種具有鎖相結(jié)構(gòu)的皮膚順應(yīng)性摩擦電彈性體。利用聚合物-溶劑-非溶劑相互作用構(gòu)建競(jìng)爭(zhēng)性氫鍵體系，以觸發(fā)相分離。由此制備的摩擦電彈性體具有雙連續(xù)軟-硬相交替結(jié)構(gòu)，其較低的楊氏模量（6.8-281.9 kPa）和高拉伸性能（880%）與人體皮膚的力學(xué)性能相匹配。聚甲基丙烯酸羥乙酯（軟相）和再生纖維素（硬相）中豐富的活性羥基使彈性體具備優(yōu)異的摩擦正極性和自粘附性能（90°剝離強(qiáng)度大于70 N/m)。基于該彈性體的自供電觸覺(jué)傳感皮膚與工作對(duì)象保持了良好的界面和機(jī)械穩(wěn)定性，極大地保證了軟觸覺(jué)傳感信號(hào)的保真度和可靠性。該策略使柔性傳感材料的類皮膚設(shè)計(jì)和廣泛的力學(xué)動(dòng)態(tài)可調(diào)性成為可能，為其從軟機(jī)器人到可穿戴電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用提供了一個(gè)通用平臺(tái)。該項(xiàng)成果以題為“Compliant Iontronic Triboelectric Gels with Phase-Locked Structure Enabled by Competitive Hydrogen Bonding”發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Nano-Micro Letters》上。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01387-4