皮肤是身体与外界环境的主要界面,作为人体中涉及范围最广的器官,能够与各种受体相互作用,对外部环境的多种刺激可以实现有效识别。根据仿生学的特点,越来越多的研究者对仿生皮肤的研究产生极大的兴趣。仿生皮肤推动了人工智能的快速发展,在人机界面、智能机器人、健康监测以及植入式假体等领域均有广阔应用。为了实现不同应用领域的各种实时变形的感知,仿生皮肤传感器必须对刺激产生特异的响应信号并做出及时反馈。目前水凝胶基电子皮肤和离子皮肤应变传感器仍然存在着一些局限性,例如自愈合时间长、抗冻性能差、保水不持久、缺乏粘附性、低温条件下导电性低以及传感无法识别方向等。基于此,我们设计了一系列多功能高分子基仿生皮肤,并应用于柔性应变传感器。主要研究内容如下:1.将聚乙烯醇（PVA）和聚乙烯亚胺（PEI）在4-甲酰基苯并硼酸（Bn）的交联作用下形成的水凝胶网络构成基本框架,并通过加入纳米材料Ti3C2Tx（MXene）提高其导电性能,我们制备了一种水凝胶基电子皮肤（PBPM）,并应用于应变传感器。PBPM水凝胶具有超快的自愈合性能（自愈合时间～0.06 s）和良好的导电性。由PBPM水凝胶组装的应变传感器对刺激具有快速的响应性（响应时间为0.12 s）,可以有效检测和区分模型人各个关节的运动情况,而且还能够明确判断运动方向,例如低头/抬头和手腕向上/向下等,这种方向识别能力是电子皮肤在实际应用中智能化的一个重要特征。本研究解决了目前水凝胶基传感器存在的自愈时间长和作为应变传感器无法区分方向等问题。2.将导电ZnSO4掺杂到聚乙烯醇-聚丙烯酰胺双网络水凝胶（PVA-PAM）中,并在乙二醇（EG）和水的混合溶剂中浸泡一段时间,制备出了一种具有超低温防冻、保湿和抗疲劳性能的双网络水凝胶（PPZE）。PPZE水凝胶展现了高导电性(0.44 S m-1)和优异的保湿能力。用作离子皮肤传感器时,PPZE水凝胶显示了快速的信号响应能力（响应时间～0.2 s）、良好的抗疲劳性能和优异的抗冻性能（-50℃）。本研究弥补了水凝胶基电子皮肤应变传感器中存在的导电填充材料在大应变下彼此分离而致使导电网络断裂的缺点。3.通过聚乙烯醇和聚丙烯酰胺构成水凝胶的基本网络框架,加入氯化钙和导电填充材料MXene,结合霍夫梅斯特效应,我们制备出一种具有自粘附、高灵敏（在200%拉伸应变下,GF=3.0）、超低温抗冻（-50℃）和持久稳定保湿（连续使用70天仍然能保持其水分处于稳定的状态）的柔性电子-离子水凝胶（PPCM）。由PPCM水凝胶组装的仿生皮肤柔性应变传感器,既克服了电子皮肤或离子皮肤等单一传感器存在的缺陷,又兼具了两者优异的性能。本研究为人造皮肤、健康检测以及人机界面等领域提供了新的思路和方案,推动了智能化柔性仿生皮肤传感器的进一步发展。