雪崩、地震掩埋或火灾等极端环境温度对被困人员的搜索和救助提出了很大的挑战，其中救援机器人的操控与反馈会受到极端环境温度的剧烈影响，以至于造成系统失灵等问题，延误最佳救援时机，进而造成人民安全和财产的进一步损失。因此在极端环境下及时和准确的人机交互十分重要，精确的信息传递可以极大提高被困人员的搜救成功率和生还率。

针对极端救援条件下智能人机交互系统的迫切需求，中科院上海微系统所陶虎研究员团队，创新开发出基于蚕丝蛋白的自愈合离子导体薄膜，其可用于极端环境中的机械手的智能控制和手势识别（图1）。该离子导体薄膜是一种创新性的的材料体系，通过乙二醇与钙离子实现蚕丝蛋白网络的塑性交联，可以同时实现薄膜的高电导率、自愈性、强拉伸性（约1000%)、高应变敏感性、强粘附性和高透明度等特性，并具有较宽工作温度范围 (-40–120 °C)。这些特点可满足极端环境中救援辅助系统对相关材料的要求，并促进了离子导体传感在人机交互中的应用。该离子导体薄膜可作为应变传感器贴敷在机械手或人手的关节处，并结合后端机器学习算法，在极端温度下完成对1024种手势的精确识别，并以 99.7% 的准确率完成对多种物体的区分与识别。同时，针对真实救援场景中可能存在的诸多尖锐物品对薄膜的损坏，该离子导体薄膜的优秀自愈合功能可以使器件在划伤过后快速愈合并恢复各项性能指标（15秒内），进而实现长期稳定传感和信息交互。

相关研究成果以“Robotic Manipulation under Harsh Conditions Using Self-Healing Silk-Based Iontronics”为题于2021年11月05日发表在学术期刊Advanced Science（Adv. Sci. 2021, 2102596）上。

该论文的第一通讯单位为中科院上海微系统所，通讯作者为上海微系统所陶虎研究员。该工作得到科技创新2030-重大项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金优秀青年基金、中国科学院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目、上海市优秀学术带头人计划等相关研究计划的支持。  

论文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202102596