受变色龙虹细胞和蜘蛛狭缝器官的启发，将光子晶体( PC )与导电MXene /银纳米线( AgNW )复合材料集成到黏合剂聚二甲基硅氧烷中，开发了一种具有优异光学/电学双传感性能的新型光子-电子皮肤( PE-skin )。PC通过面内拉伸表现出红移的力致变色响应，这是首次报道与变色龙虹细胞具有相同的力致变色行为。底层的MXene层形成了狭缝-器官状裂缝，提供了高灵敏度，而AgNWs在大应变下保持了其导电性。所得PE - skin在较大的应变传感范围(高达85 %)内表现出高的力致变色灵敏度( 2.57nm % - 1 )和高达2600的电致应变传感因子。
赋予电子皮肤以可视化的光学响应是交互式电子学中备受期待的，因为它提供了更加直观和丰富的交互方式。
利用溶剂对聚合物进行溶胀是制备非紧密堆积NP阵列的一种更简单的方法21；然而，该方法只诱导出一个小的DIP ( < 50nm)，导致窄的色移( Δ λ < 200nm)。
PE皮肤由聚苯乙烯纳米颗粒组成的PC层和由MXene和Ag NWs组成的压阻薄膜组成(图1a )。玻璃上的NP分布不均匀，导致结构色不均匀(图S1 )。为了获得均匀的结构色，将玻璃基底浸入水中，由于聚苯乙烯的疏水表面和水的高表面张力，使得纳米颗粒可以漂浮(图1b )。
将两亲性表面活性剂十二烷基硫酸钠( SDS )滴入水中，以促进形成紧凑的周期性NP阵列(图1c )。SDS分子的亲水端朝向水，而疏水端朝向远离，形成SDS单分子层，降低了局部表面张力，并在液滴29附近产生表面张力梯度。这诱导了从滴落位置向边界的Marangoni流，拖曳了漂浮的纳米颗粒。随着SDS层的铺展，聚苯乙烯纳米颗粒移动，直至到达相邻的纳米颗粒，形成紧密堆积的周期性单层纳米颗粒。
采用空气等离子体对聚苯乙烯纳米粒进行刻蚀增大颗粒间距(图1d )。等离子体处理可以在聚苯乙烯NPs上产生含氧基团，改善其与玻璃的粘附性(图S3 )，从而允许NP单层/玻璃的第二次浸泡而不脱落，并实现了第二层NP层的组装(，离子体处理还可以增强两个NP层之间的粘附力，从而实现额外单层的组装。最后，将具有强粘附性的A - PDMS预聚体浇铸到非紧密堆积的NPs的多层膜上，使NPs完全转移到A - PDMS中，从而得到具有充满活力的结构色的可拉伸PC (图1f - g )。
MPT方法的另一个优点是胶体晶体易于图案化。在空气-水组装过程中，使用模板掩模可以很容易地获得高分辨率和大面积的PCC。
值得注意的是，在单轴拉伸应变下( Video S2 )，PE - skin经历了从紫色到深红色的连续红移。据我们所知，这是首次关于可拉伸NP基PC应变传感器(表S1 - S2)中MC红移行为的报道。如图S15所示，所有先前报道的基于NP的PC应变传感器都显示出蓝移的响应行为，这归因于典型的正泊松压缩，改变了晶面之间的间距。我们的PE皮肤具有与豹变色龙相同的颜色转换行为。PE - skin在拉伸过程中通过增加面内NP间距从蓝移到红移，而变色龙在激发过程中通过扩大NP - like鸟嘌呤晶体之间的间距(细胞膨胀)显示出红移。因此，我们的PE -皮肤的MC轨迹与豹变色龙的MC轨迹非常相似(图2j )。PE - skin的轨迹所包含的色域超过变色龙的色域。
文献来源：Tianqi Wang, Lei Chen, Haogeng Liu, Haoran Zhu, Zijie Zeng, Yixin Lu, Ping Zhang, Yaofei Chen, Yue Huang, Gui-Shi Liu, Yunhan Luo, Zhe Chen. Ultrasensitive bionic photonic-electronic skin with wide red-shift mechanochromic response[J]. Light: Advanced Manufacturing 6, 20(2025).
作者：Tianqi Wang 1 , Lei Chen 1 , Haogeng Liu 1 , Haoran Zhu 1 , Zijie Zeng 1 , Yixin Lu 1 , Ping Zhang 2 , Yaofei Chen 1 , Yue Huang 3 , Gui-Shi Liu 1, Yunhan Luo 1 , Zhe Chen 4
报告人：王艺
