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  針灸是一種傳統(tǒng)的中醫(yī)治療方法，其中的針?lè)ㄊ菍⒑玲槹凑找欢ǖ慕嵌炔迦肴梭w特定深度的穴位，從而達(dá)到治療疾病的目的。醫(yī)生在行針的過(guò)程中，往往需要依賴自身經(jīng)驗(yàn)及手法將針遞送至特定的穴位，對(duì)于醫(yī)生的技能要求很嚴(yán)格�？陀^化和精確化是中醫(yī)現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢(shì)，發(fā)展針刺響應(yīng)的超敏深度傳感器對(duì)于刻畫扎針深度的定量化表征有重要作用。針灸是一種傳統(tǒng)的中醫(yī)治療方法，其中的針?lè)ㄊ菍⒑玲槹凑找欢ǖ慕嵌炔迦肴梭w特定深度的穴位，從而達(dá)到治療疾病的目的。醫(yī)生在行針的過(guò)程中，往往需要依賴自身經(jīng)驗(yàn)及手法將針遞送至特定的穴位，對(duì)于醫(yī)生的技能要求很嚴(yán)格�？陀^化和精確化是中醫(yī)現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢(shì)，發(fā)展針刺響應(yīng)的超敏深度傳感器對(duì)于刻畫扎針深度的定量化表征有重要作用。

  為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所低溫生物與醫(yī)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)利用自組裝沉積法制備出了一種電學(xué)各向異性的柔性液態(tài)金屬薄膜。利用納米鎵銦共晶合金（EGaIn）在納米纖維素-聚乙烯醇溶液中的密度差和自然蒸發(fā)（圖1），可成功制備1~49 μm的超薄Janus膜。這種膜在正常情況下，雙面均不導(dǎo)電；而在垂直集中應(yīng)力或者剪切摩擦力作用下，薄膜下層液態(tài)納米EGaIn顆粒則可實(shí)現(xiàn)有效導(dǎo)通，從而傳遞電信號(hào)，值得一提的是，納米液態(tài)金屬導(dǎo)通響應(yīng)時(shí)間只需2 ns（圖2）。利用納米EGaIn與納米纖維素-聚乙烯醇復(fù)合物制備的深度傳感器，不僅具有靈敏的深度探測(cè)能力，而且醫(yī)生在訓(xùn)練過(guò)程中可以通過(guò)可視化顯示燈在第一時(shí)間獲取扎針的深度信息。這種液態(tài)金屬薄膜作為一種全新的電子紙，為制造智能微尺度傳感器的多層復(fù)雜電路提供了一個(gè)簡(jiǎn)便、快速的制造和響應(yīng)平臺(tái)（圖3）。

圖1 液態(tài)金屬納米纖維素-聚乙烯醇復(fù)合的Janus柔性薄膜制備及其表征

圖2 液態(tài)金屬薄膜下層導(dǎo)通原理及導(dǎo)電穩(wěn)定性測(cè)試

圖3 液態(tài)金屬薄膜制備的針灸深度傳感器模型

  更進(jìn)一步的，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這種液態(tài)金屬薄膜兩面對(duì)光的反射效果以及導(dǎo)熱性能也有顯著性差異，這種特性使其有可能被用作光轉(zhuǎn)化開關(guān)和溫度調(diào)節(jié)器（圖4）。這樣一種同時(shí)具有電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)三種特性的兩面各異性薄膜，在制備的過(guò)程中不需要任何復(fù)雜的工藝及精密儀器的輔助，制備過(guò)程不僅簡(jiǎn)單易行，而且并不需要耗費(fèi)太多時(shí)間。

圖4 液態(tài)金屬薄膜兩面光學(xué)和熱學(xué)特性的差異

  相關(guān)研究成果以Self-assembly Ultrathin Film of CNC/PVA-Liquid Metal Composite as Multifunctional Janus Material 為題發(fā)表在Materials Horizons 期刊上(DOI: 10.1039/C9MH00280D)。論文的第一作者是理化所博士生張朋舉和王倩副研究員，理化所饒偉研究員是論文的通訊作者并主導(dǎo)該文工作，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)何志祝副教授作為共同通訊作者負(fù)責(zé)力學(xué)分析及數(shù)值計(jì)算。

  該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)研究基金以及理化所所長(zhǎng)基金的支持。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/mh/c9mh00280d