近日，郑州大学物理学院在人机交互界面领域取得积极进展，相关研究成果以题为“Sebum-Membrane-Inspired Protein-Based Bioprotonic Hydrogel for Artificial Skin and Human-Machine Merging Interface”的论文发表在国际权威学术期刊《Advanced Functional Materials》上。郑州大学为第一单位，物理学院硕士生冷自伟、副研究员朱鹏程为论文的共同第一作者，毛彦超教授为通讯作者。

人机交互界面是人机交互技术的重要媒介，近年来受到广泛的关注。作为一种可以贴附在皮肤表面的人机交互界面，人工皮肤在医疗监测和个人电子方面显示出巨大的发展潜力。人工皮肤也有望用于开发新一代的人机融合界面，然而将人工皮肤和人体组织进行融合在很大程度上受到现有人工皮肤与生物组织的材料组分不同的限制。例如，人类的皮肤主要由蛋白质、脂类和水等组成，而目前大多数人工皮肤是由合成聚合物、金属或碳材料等制成。质子导电蛋白质具有与人体组织相似的材料组成和生理特性，是作为人工皮肤用于人机融合界面的一种理想材料，其质子导电特征也类似于人体皮肤的传感机制。然而，目前的导电蛋白质材料存在容易失水的问题，这使其质子电导率在日常环境中会出现显著的衰退，阻碍了其实际应用。

郑州大学物理学院的研究人员发展了一种受人体皮肤皮脂膜启发的基于蛋白质的生物质子水凝胶，其具有良好的保水性并用于人工皮肤。具有质子导电特性的牛血清白蛋白被用于这种水凝胶当中，自然存在于皮肤表面的甘油作为人工皮脂膜被用来保水。这种水凝胶被用作一种生物质子皮肤，其具有优良的保水性、抗冻性、可拉伸性、透明性和生物降解性，可用于长时间测量人体电生理信号以及传感。基于该生物质子皮肤，进一步开发了智能机械人控制系统和蓝牙手机操控系统。相比于传统的人工皮肤，这种生物质子皮肤由类似于皮肤材料组分的生物材料构成，包括蛋白质、皮肤自身能够产生的甘油和水。这种生物质子皮肤很有前景用于发展新一代的人机融合界面。

该研究工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、郑州大学青年人才创新团队计划等项目的支持。