相隔兩周時(shí)間，她的團(tuán)隊(duì)最近連發(fā)了兩篇Science論文。這在她的學(xué)術(shù)生涯中，并不是一件新鮮事兒。
僅2020年以來，她的團(tuán)隊(duì)就先后發(fā)表了5篇Science論文，4篇Nature論文。2022年3月，她的團(tuán)隊(duì)更是在兩天內(nèi)連發(fā)Nature和Science論文。（上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來自期刊官網(wǎng)）
(資料圖)
她就是鮑哲南，現(xiàn)任美國斯坦福大學(xué)化學(xué)工程系主任。在2016年，她創(chuàng)立斯坦福大學(xué)可穿戴電子中心并任主任，同年當(dāng)選為美國國家工程院院士；2017年當(dāng)選為美國國家發(fā)明家學(xué)會(huì)會(huì)士，并獲得聯(lián)合國教科文組織“世界杰出女科學(xué)家獎(jiǎng)”；2021年當(dāng)選為中國科學(xué)院外籍院士、美國藝術(shù)與科學(xué)院院士。
回到最新的兩篇論文，都是關(guān)于電子皮膚的突破：前者為可以模擬人類觸覺的電子皮膚，北京時(shí)間5月19日在Science發(fā)表；后者為可自愈多層電子皮膚，北京時(shí)間6月2日在Science發(fā)表。
在介紹自己的成果時(shí)，鮑哲南向《中國科學(xué)報(bào)》表示：“希望我們能夠制造出類似于人類皮膚的電子產(chǎn)品，不僅能夠感知、反應(yīng)，還能快速自我修復(fù)?！?/p>
鮑哲南團(tuán)隊(duì)接連2篇Science論文
仿生皮膚可以自動(dòng)愈合
人類皮膚很特別，不僅可以感知溫度、壓力、材質(zhì)等，還能被拉伸和回彈，幫助在身體與細(xì)菌、病毒、毒素、紫外線輻射等有害物之間形成一道天然的保護(hù)屏障。這也是鮑哲南等科學(xué)家熱衷于仿生皮膚研究的原因之一。
當(dāng)皮膚不小心被割破時(shí)，皮膚的每層都會(huì)有選擇地自行愈合，最終恢復(fù)原來狀態(tài)?！胺謱釉谀７缕つw的研究中至關(guān)重要。”鮑哲南介紹，“在最新的這項(xiàng)研究中，我們第一次演示并實(shí)現(xiàn)了多層材料的選擇性自愈。即使損壞導(dǎo)致材料層次的錯(cuò)位，它們也會(huì)在自愈過程中自動(dòng)對齊。
鮑哲南團(tuán)隊(duì)不僅模仿人類皮膚研制出多層材料合成的柔性皮膚，而且每層都非常薄，達(dá)到微米以下（10層的厚度比一張紙還?。?。其中的每一層材料都被設(shè)計(jì)了不同的感知能力，分別感知壓力、溫度、張力，等等。
那么，為什么每層仿生皮膚都可以像人類皮膚那樣，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)愈合呢？
秘密在于材料。通過反復(fù)嘗試，鮑哲南團(tuán)隊(duì)使用了兩種動(dòng)態(tài)聚合物，其具有類似橡膠的機(jī)械性能以及生物相容性，并且可以與納米或微顆?；旌?，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性。雖然兩種動(dòng)態(tài)聚合物具有不混溶的骨架，卻具有相同的動(dòng)態(tài)鍵，可以保持層間粘附，同時(shí)在愈合過程中實(shí)現(xiàn)自主重新排列。
鮑哲南 圖源：斯坦福大學(xué)網(wǎng)站
持續(xù)10多年的研究
2012年，鮑哲南團(tuán)隊(duì)率先報(bào)道了第一個(gè)多層自愈合成電子皮膚。隨后，全世界的研究團(tuán)隊(duì)紛紛開始關(guān)注多層合成皮膚的研究。
此前，合成皮膚必須由人類手動(dòng)重新調(diào)整，如果各層出現(xiàn)輕微錯(cuò)位，就可能影響功能恢復(fù)。這些年來，鮑哲南團(tuán)隊(duì)一直在嘗試破解此難題，自從采用了上述動(dòng)態(tài)聚合物材料后，合成皮膚在愈合過程中，各層可以自我識(shí)別實(shí)現(xiàn)對齊，而且，在愈合中還可以逐層恢復(fù)功能。
鮑哲南認(rèn)為，就像動(dòng)物進(jìn)化出具備自我修復(fù)能力的多感官皮膚組織一樣，這些功能對于下一代的機(jī)器人和電子設(shè)備將大有裨益。
已有的研究發(fā)現(xiàn)，柔軟且可隨意變形的器件能讓其與柔性曲面基底緊密結(jié)合在一起，但柔軟的器件也更易于被銳利物體所損傷?！半娮悠骷蠖嘤啥喾N材料組成，因此選擇具有自我修復(fù)能力的材料非常重要，可以有效提高設(shè)備的穩(wěn)定性和耐用性。”鮑哲南告訴《中國科學(xué)報(bào)》。
出色論文的標(biāo)志是什么
如果在聚合物層中添加一些磁性材料，結(jié)果會(huì)如何？帶著這樣的好奇心，鮑哲南團(tuán)隊(duì)與斯坦福大學(xué)助理教授趙芮可（Renee Zhao）所在室驗(yàn)室開展了交叉合作。
趙芮可?圖源：斯坦福大學(xué)網(wǎng)站
趙芮可課題組在研究中負(fù)責(zé)磁驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)材料自組裝與材料的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)控制。
在研究中，材料的機(jī)械參數(shù)調(diào)節(jié)和材料在磁場控制下的運(yùn)動(dòng)需要多次嘗試，鮑哲南說，“我們兩個(gè)課題組直接的緊密合作是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵?！?/p>
實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在聚合物層中添加磁性材料，不僅可以使合成皮膚愈合，而且可以從單獨(dú)的碎片中自我組裝。“結(jié)合磁場引導(dǎo)和感應(yīng)加熱，我們也許能夠構(gòu)建可重新配置的軟機(jī)器人，這些機(jī)器人可以改變形狀，并按需感知其變形?！?趙芮可說。
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