基于丝素蛋白/还原氧化石墨烯复合膜的柔性电子皮肤：兼具可拉伸性、导电性与生物相容性

本研究针对柔性电子皮肤(e-skin)材料难以同时兼具机械可拉伸性、导电性和生物相容性的技术瓶颈，开发了一种基于丝素蛋白(SF)/还原氧化石墨烯(rGO)复合膜的新型柔性电子皮肤。通过可规模化的滴铸-旋涂工艺，研究人员成功将rGO均匀整合到SF基质中，获得的复合材料展现出优异的力学性能(断裂强度57.43 MPa)、可调导电性(最低1.8 kΩ/□)和光学透明度(>65%)，经600次弯曲循环仍保持稳定导电性。体外实验证实该材料支持L929成纤维细胞增殖形成单层，生物相容性优异，为下一代可穿戴设备和植入式传感器提供了理想材料解决方案。

　　

在科幻电影中，人类早已实现用电子皮肤赋予机器人触觉，或是让截肢者重获感知能力。然而现实中，科学家们仍在为制造真正实用的电子皮肤材料而苦苦探索——理想的材料需要像皮肤一样柔软可拉伸，能灵敏传导电信号，还要对人体安全无害。这就像要求一位运动员同时具备体操选手的柔韧性、短跑选手的速度和医生的仁心仁术，现有的金属、硅基材料难以满足这些相互矛盾的需求。

这一困境正在被生物材料与纳米技术的跨界融合所打破。研究人员将目光投向自然界历经亿万年进化的杰作——蚕丝蛋白。丝素蛋白(SF)具有惊人的机械强度、优异的柔韧性和与生俱来的生物相容性，但其绝缘特性限制了在电子器件中的应用。与此同时，还原氧化石墨烯(rGO)作为明星纳米材料，拥有卓越的导电性和机械强度，却难以单独形成柔性基底。如何将两者的优势"强强联合"，成为突破电子皮肤材料瓶颈的关键。

研究人员采用创新的滴铸-旋涂工艺：先在硅片表面旋涂氧化石墨烯(GO)溶液形成多层薄膜，通过化学还原获得导电rGO网络；随后滴铸高浓度SF溶液，利用优化的8 wt%浓度避免"咖啡环效应"，最终得到厚度25-50 μm的复合膜。材料表征结合TEM、XRD和拉曼光谱确认rGO的成功制备；通过SEM和AFM观察表面形貌；力学测试评估机械性能；四探针法测量电导率；MTT法和细胞形态观察评价生物相容性。

材料表征揭示关键性能优势。TEM和XRD证实rGO成功去除含氧基团，恢复石墨烯晶格结构。复合膜展现出独特的"三明治"结构：底层SF形成多孔支撑网络，上层rGO构成导电褶皱层。AFM显示rGO使表面粗糙度(Rq)从6.5 nm增至28.0 nm，增大有效传感面积。力学测试表明，随着旋涂次数增加(2-10次)，断裂强度从54.67 MPa提升至57.43 MPa，延伸率从14.57%降至13.25%，证明rGO的增强效果。

光电性能测试结果令人振奋。复合膜在可见光区保持65%以上的透光率，10次旋涂样品电阻低至1.8±0.4 kΩ/□，经600次弯曲后电阻变化<5%，满足可穿戴设备要求。生物相容性评价显示，L929细胞在SF/rGO膜上增殖活性优于空白对照，培养7天后形成致密单层，细胞密度显著高于纯SF组(OD值3.15 vs 2.89)，证实rGO的引入未引起细胞毒性。

这项研究通过巧妙的材料设计和工艺创新，成功解决了电子皮肤材料"导电-柔性-生物安全"的不可能三角难题。相比传统电纺、真空过滤等复杂工艺，滴铸-旋涂法更易规模化生产。所获SF/rGO复合膜的综合性能超越文献报道值：断裂强度是电纺SF/rGO纳米纤维的57倍，电阻比真空过滤法制备的GO/SF膜低两个数量级，细胞相容性优于多数同类材料。这些突破为开发新一代医疗监护设备、智能假肢和可穿戴传感器奠定了材料基础，也让人类向"电子皮肤"的终极梦想迈出坚实一步。