仿生电子皮肤是一种人工仿生材料,可以贴合在人体皮肤表面并能实时监测人体的各种运动,在创伤敷料修复、可穿戴设备和软体机器人领域有广阔的应用前景。为了模仿人类皮肤,仿生电子皮肤除了需要良好的生物相容性以外,还需要高灵敏度和优良的力学性能。自愈合水凝胶是一种有自我修复损伤功能的新材料,并具有优良的伸展性和力学强度,是制作仿生电子皮肤的理想材料。本论文主要工作是制备了一种自由基引发聚合丙烯酰胺的自愈合水凝胶,通过引入修饰后的壳聚糖,赋予了水凝胶自愈合能力和黏附能力,并引入盐离子,使其具备传感能力。这些都使该水凝胶具备作为仿生皮肤的条件。本论文中所制备水凝胶的内部作用力主要由不可逆化学交联键和可逆动态化学键构成,此外还有氢键。MBAA(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)为交联剂,通过自由基聚合反应与丙烯酰胺形成不可逆化学交联键,该化学键的键能大,使水凝胶网络致密,赋予水凝胶良好的力学强度。可逆动态化学键为硼酸酯键,动态键键能较小,但能赋予水凝胶优良的自愈合性能和伸长率。根据化学键的有无可制作出两种不同性能的水凝胶。一种是偏弹性,最大伸长率为1150%,最高断裂应力为30 kPa。一种是偏塑性,伸长率可达20000%以上,此外,塑性水凝胶在拉伸过程中存在一个屈服点,在屈服点之前,应力不断上升,此阶段表现为弹性,屈服点之后,应力不断下降,在应力接近零之后还可不断拉伸,变为完全的塑性。由于修饰后的壳聚糖含有大量羟基,并且壳聚糖属于生物质多糖,所以两种水凝胶都具有良好的粘附性和生物相容性。其中,选择在偏弹性水凝胶中引入盐离子制作仿生电子皮肤,其具有稳定的电导率(25 mΩ/s),快速的响应能力(0.2 s)。结合水凝胶的粘附性,其可以贴合在人体不同部位并根据人的运动做出特定的响应。