面团作为一种古老的食物原料，可以蒸、煮、烙、炸、炒，作为主食或者配料， 为人们贡献了丰富多彩的味觉享受。在众多面食之中，拉面由于其耐煮不断、柔而能韧的特性，深受人们的喜爱，近年来还因此发展出了丰富有趣的面艺表演。其中的奥秘之一是制作拉面的面团富含草木灰等无机盐，调节了面团内部多糖和蛋白质的粘弹网络，使拉面富有筋道。而当这种传统食物从厨房来到实验室，也给目前最前沿的物联网技术带来了新的可能。

随着物联网技术的发展和需求，可以促进人与物之间双向通信的传感交互界面发挥着越来越重要的作用。目前所发展的许多电子或离子器件已经逐步满足了物联网传感设备对电导率、力学适应性、刺激响应性、长期稳定工作、以及生物相容性等多方面要求。但是，对于将来的大规模应用，这些传感设备中不可降解和不可回收的组件会造成资源浪费和环境污染。对此，东华大学武培怡教授课题组提出用具有粘弹性和离子传导特性的食物拉面，替代智能传感设备中不可回收的导电组件，制造出一种可再生和可重构的智能皮肤。这种智能皮肤可以适应不规则的界面，具有自我修复功能，可以感知到假手的不同手势以及人体从大到小的各种动作。这项工作受启发于食品中的化学，将传统食物与前沿的科学研究相结合，也拓展了物联网时代材料的无限潜能。

工作基础

此前，武培怡教授课题组报道了一系列水凝胶和弹性体材料用以模拟生物皮肤组织的力学、传感、和刺激响应特性：实现了离子皮肤的自修复特性（Adv. Mater. 2017, 29, 1700321）、双模式感知以及力学性质的广谱可调（Nat. Commun. 2018, 9, 1134），集成了温度、湿度、应力、和应变的多重感知功能 （Mater. Horiz. 2019, 6, 538-545）， 乃至光学和电学性质的同步响应（ACS Nano, 2018, 12, 12860-12868），提出分子协同策略优化了本征可拉伸导体的力学性能以及实现对液体分子的感知功能等（Nat. Commun. 2019, 10, 3429）。

研究内容

本工作针对目前的物联网智能感知器件中大量不可降解以及不可循环利用电子/离子材料所带来的潜在环境问题，受到拉面面团电学和力学性质的启发，设计的可降解也可再生循环利用的仿生智能皮肤。相关工作近期发表在Advanced Functional Materials。由于拉面独特的粘弹性，可以任意造型，并且在一定压力下有剪切变稀效果，可以直接用3D打印机进行打印塑形，不同的拉面部分还能进行完全的自修复。

图1. (a) 面团的多种造型。(b) 面团的剪切变稀行为。(c) 3D 打印面团的效果。(d) 面团的自修复效果 (标尺：2 cm)。

实验结合平行板电容结构设计， 构筑了一种基于可食用可再生面团的仿生智能皮肤。它的拉伸应变-电容响应具有线性稳定的响应灵敏度，对于一定范围内的压力，也有可逆的灵敏的压力-电容响应。实验将基于拉面的仿生皮肤贴在木头手指上，可以发现对于不同程度的手指弯曲，这种仿生皮肤也能稳定反馈电容信号，也说明它可以作为智能可穿戴设备的潜力。

图2. (a) 面团皮肤贴在木头手指上的的照片。(b) 面团皮肤的电容-应变曲线。(c) 面团皮肤的电容-压力曲线。 (d) 面团皮肤的电容-弯曲角度曲线。(e) 实时电容信号记录木头手指的运动。

这种面团皮肤贴在人体身上，也可以实时感知人身体的大幅度运动以及脸部的微小表情变化。

图3. 面团皮肤对于各种人体运动的感知功能。可以响应（a）人的手指弯曲，（b）肘关节弯曲，（c）膝关节弯曲运动，（d）面部表情的变化，以及（e，f）喉咙运动的检测。当佩戴者吞咽唾液或发笑时，电容信号也会发生实时变化。

亮点总结

本工作受食物中的化学启发，针对物联网传感设备中材料不可再生循环利用的问题，首次提出采用具有良好生物相容性、可降解、可再生、可反复塑形、可循环利用的天然材料来构筑未来新型仿生智能皮肤。

该课题得到了国家自然科学基金重点项目 (51733003) 和国家自然科学基金面上项目 (81571828，21674025) 等项目的资助与支持。雷周玥和黄佳惠为文章共同第一作者，通讯作者为武培怡教授。

论文链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201908018