中科院寧波材料技術與工程研究所（NIMTE）陳濤教授的團隊提出了應變感知強化（SPS）技術，使仿生軟皮膚能夠實現從觸覺到疼痛感知的動態轉變。這項研究發表在《高級功能材料》上。

具有生物軟組織（如皮膚）的生物可以通過被動應變機械僵硬和主動感知外部刺激來實現自我保護。在應變機械加固之前，主動保護可以提前感知危險，從而大大降低受傷風險。然而，要實現有效的主動保護仍具有挑戰性，這需要由感覺系統觸發強烈而快速的疼痛警告。

為了解決這個問題，NIMTE的研究人員制備了一種新型仿生皮膚，即彈性導電膜（ECF），該膜由彈性薄膜和組裝的石墨烯納米片組成，具有互鎖的結構界面。SPS效應賦予軟皮膚從觸覺到疼痛感知的動態轉換功能。

基于石墨烯的二維ECF顯示出規系數和應變之間的正相關，這與生物的感覺系統相似。此外，合成的仿生皮膚在低應變條件下可以實現正常的觸覺感知，在應變閾值以上可以實現疼痛感知。

此外，應變感知閾值可從約7.2%調節至約95.3%，顯示出在開發多種SPS相關應用方面的巨大潛力。

支持SPS的感覺系統可以有效模擬人體組織在肌腱單向過度拉伸和手部皮膚不規則拉伸變形等情況下的疼痛感覺。

受到河豚魚的啟發，尼姆特的科學家們設計了一種仿生河豚魚模型，該模型基于ECF作為自立的人工皮膚，能夠靈敏地檢測非接觸和接觸的機械刺激，并進一步主動充氣，形成3D變形。借助于典型的SPS效應，可以有效捕獲過度膨脹的三維變形。

由SPS效應實現的仿生軟皮膚的概念在人機交互、智能假肢和軟機器人領域顯示出廣闊的應用前景。