自愈材料具有从物理损伤中自主恢复的内在能力，广泛应用于汽车配件、电子产品、机器人和医疗设备。然而，如何平衡材料的力学性能和愈合性能是一个挑战性的难题。机械强度所需的高刚性与修复损伤所需的高扩散性相冲突。因此，在温和条件下自动愈合的材料表现出的力学性通常难以满足工业的需求。相比之下，在漫长的进化过程中，动植物发展出了“体液渗出 - 营养运输 - 组织再生 (emulsion Exudation – nutrition Transportation – tissue Regeneration, ETR)”的通用自修复策略，实现了生物条件(20 – 40 ℃)下高模量组织的自愈合。

图3. ETR-M的触变，机械以及自修复性能

  经典的金属相图系统地描述了温度和成分对金属物理性质的影响。图3A显示了Ga，Bi和In的垂直截面相图。可以看出，当温度低于15.9°C时，金属完全是固态（绿色区域）。将温度升高到固相线以上，固体金属进入液固双相区域（蓝色和红色区域）。这种相变可以通过ETR-M（Ga₂₀Bi₂₀In₆₀）的DSC曲线来表征（图3C）。有趣的是，ETR-M的机械性能和自愈行为可以通过相图中的温度和成分进行精确控制。不同金属比例的ETR-M具有相似的结构（图3B），但具有不同的液体含量（f_l），而液固共存结构是实现生物ETR自愈的关键。因此，由于在高液相率样品受损界面处具有更高的原子迁移率，Ga₂₀Bi₂₀In₆₀（f_l =18%）表现出最优异的自愈能力。不同ETR-Ms的愈合效率（图3E）与其液固结构的理论预测吻合。

  ETR-M具有加工方便、强度高和易于自愈等特点，可用于机器人技术和人造骨骼领域。受生物器官自修复的启发（图3F），利用自愈二硫化的聚氨酯（PU）附着在高模量的金属（ETR-M）上（图3G）。自修复金属-高分子材料成功地模仿人软组织-骨骼系统，有望在未来作为人造骨骼应用。

  受生物系统ETR自愈策略的启发，该工作成功的解决了人工自愈材料中平衡自愈性能和高模量的挑战。此工作中，自修复金属材料的模量可高达5 GPa，并且具有优秀的愈合效率（99%）。多相金属中独特固液共存组织与生物组织中的生物结构相似，为ETR-M与生物组织之间自愈行为的相似性奠定了坚实的基础。与之前报道的自愈合材料不同，ETR-M的自修复行为可以通过相应金属相图的温度和成分进行精确调整。这项工作开发了有效、通用的自修复战略，对仿生学，工程学和机器人技术等未来技术扩宽了发展道路。

  论文链接：https://www.cell.com/matter/pdf/S2590-2385(22)00599-9.pdf