以下文章来源于AMR材料研究述评 ，作者AMR
近日，中科院宁波材料所陈涛研究员团队的AMR述评文章“Carbon-Based Janus Films Toward Flexible Sensors, Soft Actuators and Beyond”在线发表。文章重点讨论了碳基Janus薄膜的制备策略及其在柔性传感器、软体驱动器以及传感和驱动一体化智能器件中的应用，同时对该领域面临的挑战和未来的发展进行了展望。
关键词：碳纳米材料，Janus薄膜，柔性传感器，软体驱动器，自感知驱动器
先进材料构筑策略助力碳基Janus薄膜用于传感、驱动及其一体化柔性智能器件。
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文章内容简介
Janus薄膜由于具有不对称的结构和独特的物理或化学性质，在传感、驱动、能源管理和先进分离等方面表现出了巨大的应用潜力。为实现这些特定的功能，需要选择合适的活性功能材料形成不对称的结构。碳纳米材料由于具有优异的导电和导热性能、本征机械柔韧性、高化学和热稳定性、易于加工等优点，是一种极具应用前景的活性材料。碳纳米材料和功能聚合物以可控方式进行不对称结合可以促进高性能传感、驱动和集成器件的设计，从而推动智能软体机器人的发展。因此，迫切需要对碳基Janus薄膜的设计进行全面总结，并深入讨论表面/界面结构和性能关系，以指导其在柔性传感、软体驱动及传感和驱动一体化智能器件中的应用。
在该综述中，作者首先讨论了几种常见碳纳米材料（例如，碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯等）的基本性质和优缺点，为功能活性材料的正确选择提供了引导。接着介绍了碳基Janus薄膜通用的制备策略。根据制备过程支撑基底不同，将其分为固体支撑的物理和化学策略以及液体支撑的界面策略。基于团队的研究进展，重点介绍了水/气界面不对称功能化助力碳基Janus薄膜高效构筑。同时，对不同的设计原则和表面或界面结构以及性能之间的关系进行了总结，以此来指导高性能器件的设计。具有不对称功能耦合的碳基Janus薄膜在高性能电子皮肤、非接触式感知、多刺激响应性驱动器和自感知软体驱动等方面表现出了巨大的应用潜力，极大推动了仿生智能软体机器人的发展。
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AMR：您对该领域的发展
有何种愿景？
作者团队：
尽管目前碳基Janus薄膜在仿生材料与器件方面取得了巨大进展，实现了传感、驱动以及一体化集成的智能器件开发，但和生物体真正功能和智能性相比，仍然具有很大的提升空间。在未来，追求碳基Janus薄膜多功能/性能的高效集成，去模仿生物体的功能协同特性，以增强其与外界环境的适应和交互能力；通过不同学科领域的交叉，实现传感和驱动闭环控制系统的构建，同时赋予碳基Janus薄膜学习、记忆和计算的能力，推动仿生智能软体机器人的发展。
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AMR：请和大家分享一下
这个领域可能会出现的研究机会。
作者团队：
目前，碳基Janus薄膜在传感、驱动和一体化柔性器件中得到了长足的发展，但仍然存在一些问题和挑战亟需解决，同时也是为未来的研究提供了新的机会。一，开发新的技术来降低碳纳米材料不确定的毒性风险。尽管通过碳纳米材料和生物相容性材料复合或者对器件进行封装是相对可靠的方案，但这些处理也会对原始活性功能材料或者器件性能造成不利影响。因此需要新的策略来平衡上述矛盾。二，进一步优化功能层的耦合界面并提升界面强度。两相界面的高效复合对于器件执行精确的传感和驱动行为具有重要意义。尽管目前已开发诸多物理和化学策略来提高两相界面的力学强度，仍然需要进一步关注这方面性能的提升，来保证器件在长期使用中的耐用性和性能稳定性。三，探索高效的策略实现碳基Janus薄膜多功能/性能有效的集成和协同。一方面，赋予碳基Janus薄膜多功能性（例如，自愈合、抗腐蚀、耐高温、抗冻等），以增强其在复杂、恶劣环境中的适应性。另一方面，在器件中集成学习、记忆和计算能力，实现碳基Janus薄膜更加自主智能化。四，实现碳基Janus薄膜的大规模制备，推动其走向实际应用。基于界面策略优异的可扩展性和大面积制备等优势，结合先进的打印技术和卷对卷工艺似乎是一种不错的选择方案，应该多加关注。总之，该领域是一个多学科交叉热点，不同学科背景的科研人员都有机会参与其中并付诸努力，最终实现高性能碳基Janus薄膜的开发并推动仿生智能软体机器人的飞速发展。
作者团队简介
中科院宁波材料技术
与工程研究所
博士研究生 周伟
周伟，于2019年在哈尔滨工程大学获得学士学位。目前是中国科学院大学/中科院宁波材料所博士研究生，师从陈涛研究员。主要从事仿生碳基/高分子Janus复合薄膜的构筑及其柔性传感应用研究。作为第一作者在Acc. Mater. Res., Adv. Funct. Mater.及Mater. Horiz.发表论文4篇。
中科院宁波材料技术
与工程研究所
副研究员 肖鹏
肖鹏，于2017年在中国科学院大学/中科院宁波材料所获得高分子化学与物理博士学位，随后留所开展博士后研究，2020年1月晋升为副研究员，2022年入选中科院青促会会员。主要从事碳纳米材料/高分子杂化功能薄膜制备及其智能传感/驱动研究。以第一和通讯作者在Acc. Mater. Res., Nat. Commun., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater., ACS Nano, Nano Lett., Nano Energy, Nano-Macro Lett., Chem. Mater., J. Mater. Chem. A等期刊发表论文30余篇，申请专利20余项。主持博士后创新人才支持计划、国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金、宁波市2025重大专项等项目。
中科院宁波材料技术
与工程研究所
研究员 陈涛
陈涛，于2006年在浙江大学获得高分子化学与物理博士学位，先后在英国华威大学、美国杜克大学从事博士后研究，作为洪堡学者在德国德累斯顿工业大学从事科研工作。2012年以来，加盟中科院宁波材料所，组建智能高分子材料团队，致力于仿生智能高分子材料在智能驱动、软体机器人、伪装防伪及柔性可穿戴传感器件等方面的前沿应用研究。在Chem. Soc. Rev., Prog. Polym. Sci., Acc. Mater. Res., Acc. Chem. Res., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Nature Commun., Matter, Aggregate, CCS Chem, Research, Adv. Funct. Mater., ACS Nano, Nano Energy, Adv. Sci., Nano-Micro Letters及SmartMat等发表一作/通讯论文200余篇，8篇入选ESI高被引，论文总引用13000余次（H因子为62），申请50余项国家发明专利，30余项获得授权。主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上/中德合作交流项目、中科院前沿重点研发计划/国际合作重点项目、浙江省自然科学基金重大项目/杰青项目等。入选英国皇家化学会会士、中科院特聘研究员等，担任中科院宁波材料所科技委委员、中国化学会仿生材料化学委员会委员、Supramolecular Materials副主编、Chinese Chemical Letter编委、Polymers编委、SmartMat青年编委、SusMat青年编委等。
转自：“ACS美国化学会”微信公众号
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