兼具优异机械性能与不同类型力选择性响应能力，是促进柔性力学传感器件走向实际应用的关键难点之一。现有柔性感知器件主要是以敏感材料均质薄膜来构建，其组成单元各向同性的微观结构，使其在受弯曲、压缩或拉伸等不同类型力时具有相同或相似的响应模式，造成器件输出感知信号相近并容易产生相互干扰、且需后端电路或数学模型来进行信息解耦处理等问题，同时优异机械性能及自修复等特性对柔性器件在复杂环境下应用稳定性具有重要的实际意义。
近期，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张珽研究员团队提出以人体皮肤梯度结构为仿生原型，创新性利用单宁酸（TA）修饰后MXene（Ti3C2Tx）二维片层，在水性聚氨酯（PU）中自由沉降相分离过程，制备了具有PU层内Ti3C2Tx相梯度分布仿生“非对称（Janus）”结构复合敏感薄膜材料（PU-TA@MXene）。一方面，末端带有丰富羟基官能团TA分子于MXene与PU基底之间形成大量氢键/共价键侨联，利用这些键合作用在受力过程中断裂和重组性质，赋予了敏感薄膜优异的机械强度和自修复性能（断裂伸长率达2056.67%、拉伸强度达50.78 MPa、自修复后机械强度保持率>90%），使敏感材料在复杂环境长期使用时信号输出稳定性得到提升。另一方面，仿生“非对称（Janus）”结构赋予了所构建柔性力学传感器对内/外异向弯曲、压力和拉力具有多功能选择性响应能力（压力不响应、MXene高梯度侧弯曲电阻变小、其低梯度侧弯曲电阻变大、拉伸输出信号模式不同），与机器学习算法技术相结合能实现>96%的不同类型力识别效率。进一步，将此高机械强度、选择性响应柔性力学传感器件应用于存在多状态实时转换的人体运动关节监测方面，可实现对乒乓球、篮球、羽毛球等需要大量关节切换动作的运动项目实时监控；同时，该柔性力学传感器异向弯曲选择性响应能力，也可应用于蛇形智能装备在救援废墟等复杂环境中通过实时识别自身运动方向和角度来探索和建立未知路径轨迹。该工作以“Multifunctional Flexible Sensor Based on PU-TA@MXene Janus Architecture for Selective Direction Recognition”为题发表在《Advanced Materials》（DOI: 10.1002/adma.202302847），文章第一作者是中科院苏州纳米所白菊硕士和谷文博士，通讯作者是李铁项目研究员和张珽研究员。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金（杰青/面上）、中科院青促会、江西省杰青、江苏省面上基金及苏州市项目等支持。
中华人民共和国国家发展和改革委员会 中华人民共和国工业和信息化部 中华人民共和国应急管理部 中华人民共和国生态环境部 中华人民共和国科学技术部 中华人民共和国财政部 中华人民共和国商务部 中国石油和化学工业联合会
江苏省发展和改革委员会 江苏省工业和信息化厅 江苏省财政厅 江苏省生态环境厅 江苏省科学技术厅 江苏省商务厅 江苏省应急管理厅 江苏省市场监督管理局 江苏省统计局
北京市化学工业协会 天津市石油和化工协会 辽宁省石油和化学工业协会 内蒙古石油和化学工业协会 重庆市石油与天然气学会 河北省石油和化学工业协会 山西省化学工业协会 吉林省能源协会 黑龙江省石化行业协会 浙江省石油和化学工业行业协会 安徽省石油和化学工业协会 福建省石油和化学工业协会 江西省石油和化学工业协会 河南省石油和化学工业协会 湖北省石化行业协会 湖南省石油化学工业协会 广东省石油和化学工业协会 海南省石油和化学工业行业协会 四川省化工行业协会 贵州省化学工业协会 云南省化工行业协会 陕西省经济联合会 甘肃省石化工业协会 青海省化工协会
电话：协会：025-8799064 学会：025-86799482
会员服务部：025-86918841
信息部：025-86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
增值电信业务经营许可证：苏B2-20110130
备案号：苏ICP备13033418号-1
