研究透视：基于两性离子超分子竞争网络的应变硬化自修复离子皮肤

可拉伸离子导体的自我感知型离子皮肤而言，弹性、自修复和应变硬化之间通常存在着较强的相互制约关系。良好的弹性回复通常需要较强的共价交联以确保高分子网络从熵弹变形中回归原位，而自修复要求弹性链是动态可重组的，但这一动态链往往又意味着大拉伸下交联密度降低而表现为宏观应变软化。东华大学武培怡教授课题组前期基于可聚合两性离子动态交联网络开发了系列离子皮肤材料：将两性离子单体与丙烯酸无规共聚，实现了基于三种分子间非共价相互作用的多重动态交联网络，所形成的透明超分子水凝胶集合了一系列类似皮肤的力学性质和感知功能。

     东华大学武培怡/孙胜童团队发文《Nature Communications》，从动态化学角度出发提出了基于两性离子超分子竞争网络的离子皮肤设计新策略，同时实现了离子皮肤的高拉伸（1600%）、应变硬化（约24倍模量提升）、自修复（~100%）、高弹（97.9%回复率）、透明（99.7%）、保湿、抗冻（-40 ℃保持弹性）、可重复加工及粘附等优异的综合性能。这一材料设计原则是在强氢键交联的聚丙烯酸（PAA）网络（焓驱动）中引入弱离子交联的竞争性两性离子超分子网络（熵驱动）。

人体皮肤具有自我修复损伤的能力，且在受力拉伸时表现为非线性的J型应力-应变响应，即在大应变下快速硬化以防止进一步力学损害。这一特殊应变硬化行为是由于皮肤具有刚性胶原纤维与柔性弹性蛋白的二元复合结构，在拉伸场下弹性蛋白和胶原纤维二元网络相继受力造成了模量迅速提升。

文献链接：doi.org/10.1038/s41467-021-24382-4

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Gp-K3xnY-aYR6lEm_u6SdA