二維非對(duì)稱（Janus）薄膜材料因其獨特的物理/化學(xué)性質，在柔性傳感、能(néng)源存儲與轉換、仿生驅動器等領域具有巨大的應用價值，近年來受到了越來越廣泛的關注和研究。爲實現二維Janus薄膜材料在特定領域的應用，功能(néng)單元的選擇、界面(miàn)集成(chéng)和功能(néng)協同極爲關鍵。

　　碳納米材料（碳納米管、石墨烯等）因其優越的物理、化學(xué)以及電學(xué)性能(néng)，被(bèi)認爲是一種(zhǒng)理想的導電、導熱功能(néng)單元材料。而高分子材料則具有碳材料所不具備的可拉伸性、化學(xué)功能(néng)性、刺激響應性等性質。因此如何將(jiāng)二者進(jìn)行有效的界面(miàn)結合，并實現其功能(néng)協同性應用具有重要意義。

　　爲此，中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所陳濤研究員團隊開(kāi)展了一系列工作。爲實現碳納米材料的可控、高效組裝，科研人員發(fā)展了一種(zhǒng)水-空界面(miàn)毛細力誘導擠壓的方法，構建了大面(miàn)積、可任意轉移的碳納米管薄膜（Chem. Mater., 2016, 28, 7125）。進(jìn)一步研究人員發(fā)現，所獲得碳納米管薄膜在經(jīng)過(guò)後(hòu)續的可控陳化組裝後(hòu)，可在水-空界面(miàn)實現非對(duì)稱的親疏水性（Chem. Commun., 2018, 54, 12804）。這(zhè)種(zhǒng)具有非對(duì)稱親疏水性的碳納米管薄膜可作爲一種(zhǒng)重要的活性功能(néng)平台進(jìn)行後(hòu)續的界面(miàn)非對(duì)稱複合，實現柔性可拉伸的傳感器件（Adv. Mater. Interfaces 2016, 3, 1600170; J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 6666）。

　　基于上述研究，最近，研究人員以水-空界面(miàn)陳化組裝所得到的碳納米管進(jìn)行原位的聚二甲基矽氧烷彈性體的非對(duì)稱界面(miàn)可控集成(chéng)，獲得了超薄、可拉伸、自粘附、自适性的Janus導電複合薄膜。通過(guò)調控導電單元和彈性單元的相對(duì)組成(chéng)，可有效實現厚度、粘附性、導電性的有效調控。所得到的Janus超薄膜可沿著(zhe)皮膚紋路緊密貼附，其可作爲表皮電子器件，實現對(duì)人體肢體運動、生理脈搏信号的實時高靈敏檢測。還(hái)可作爲自粘附的非支撐器件，對(duì)外界的非接觸性信号，如氣流抖動、微弱氣壓變化、空氣振動等實現高效探測。此外，所制備的Janus超薄膜具有良好(hǎo)的氣動驅動的性質，可在微小的氣壓下實現可控驅動行爲。基于這(zhè)些優異的性質，研究人員構建了一種(zhǒng)仿青蛙鳴囊的自傳感驅動器，能(néng)在氣動驅動下進(jìn)行可控的驅動，驅動的過(guò)程中對(duì)碳管的拉伸會轉化爲電信号進(jìn)行輸出，在智能(néng)仿生皮膚領域具有潛在應用價值（ACS Nano, 2019, DOI:10.1021/acsnano.8b09600）。

　　以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（51573203）、中科院前沿科學(xué)重點研究項目（QYZDB-SSW-SLH036）、中科院國(guó)際合作重點項目（174433KYSB20170061）的資助。

圖1 非對(duì)稱界面(miàn)複合構築超薄膜Janus超薄膜

　　（高分子事(shì)業部 肖鵬）