机械

摘要\n近年来，人工皮肤材料在可穿戴设备、机器人、人工智能等领域受到越来越多研究者的关注。然而，皮肤作为人体最大的器官具有多种功能，因此在模拟人体皮肤方面仍然面临着巨大的挑战。本工作通过构建三明治结构，将聚二甲基硅氧烷( PDMS )作为保水层引入十二烷基苯磺酸钠( SDBS )中，制备了柔性水凝胶，并成功制备了皮肤传感器。结果表明，与未包复的水凝胶相比，由于PDMS的包复，水凝胶的平均脱水率降低了97 %以上。更为重要的是，SDBS的加入使水凝胶具有分级多孔结构，有利于离子的传输，从而实现脉冲节律、声振和关节弯曲等压敏行为。此外，双金属离子作为交联剂制备的水凝胶具有较高的机械强度和自愈合性能，在2 s内可以不受任何刺激而自愈合，自愈合效率高达95 %。制备的人工皮肤不仅可以应用于人工智能、传感器、个人医疗等各个领域，还可以促进智能皮肤的进一步发展，挖掘巨大的潜在应用。

本研究旨在介绍一种替代的、廉价的、直接的聚合物，具有特定的力学和介电性能，适合于制作临床级肾模。研究了聚二甲基硅氧烷( PDMS )和有机硅弹性体( SE )两种聚合物基模体材料，其性能满足要求。PDMS的B / C分别为9.5 / 1.5、19 / 3、10 / 1、20 / 2、10.5 / 0.5、21 / 1，SE的B / C分别为4.5 / 5.5、10 / 12、5 / 5、11 / 11、5.5 / 4.5、12 / 10。所有样品混合，脱气，倒入培养皿和小烧杯中。聚合物在室温下固化2 h后从硬模中脱模。用真空干燥器去除产生的气泡30 min。所有样品均进行力学测试(拉伸强度和弹性模量)，并使用配备有85071E材料测量软件的介电探针试剂盒测量其介电性能。对于化学式为C2H6OSi的PDMS模体，同样采用PhyX- Zetra测量其辐射衰减特性。基材和交联剂的微小变化对弹性模量和拉伸强度的改性起着至关重要的作用。PDMS的有效原子序数在1.50×10 - 1 ~ 1 MeV的中间能级上与人肾组织呈现相似的模式。因此，PDMS可以在拉伸强度、柔韧性、可接受的复介电常数实部ε′r和电导率等方面模拟人体肾脏，可以作为稳定的肾脏模体用于医学成像。