中科院發(fā)表電子皮膚新進(jìn)展，超薄貼附皮膚

昨日中科院官網(wǎng)宣布，半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體超晶格國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈國(guó)震課題組與解放軍總醫(yī)院教授姜?jiǎng)P展開(kāi)深度合作，在前期系列研究成果的基礎(chǔ)上，在電子皮膚領(lǐng)域取得了新進(jìn)展，開(kāi)發(fā)了一種可直接貼附在人體表面的超薄高像素柔性電子皮膚陣列。

前期研究成果包括Nano Energy, 2016, 23, 7.; Nano Energy, 2017, 35, 121.; Adv. Mater. Technol. 2016, 1, 1600136.; Sci. China. Mater. 2016, 59, 173.

皮膚是人體最大的器官，負(fù)責(zé)人體內(nèi)部與外界環(huán)境的交互。在其柔軟的組織下面分布著一個(gè)龐大的傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)時(shí)獲得溫度、壓力、氣流等外界信息的變化。電子皮膚通過(guò)模擬人類皮膚的傳感功能，能實(shí)現(xiàn)或超越皮膚的傳感性能，在機(jī)器人、人工義肢、醫(yī)療檢測(cè)和診斷等方面展現(xiàn)應(yīng)用前景。隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)高性能電子皮膚的需求也不斷增加。因此，具有超薄、可拉伸、多參數(shù)檢測(cè)等性能的柔性電子皮膚正在獲得廣泛的關(guān)注，發(fā)展迅猛。

多功能超薄電子皮膚及相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)

據(jù)中科院介紹，此電子皮膚陣列通過(guò)引入聚合物中空球納米結(jié)構(gòu)，傳感器對(duì)環(huán)境壓力展現(xiàn)出了超高的靈敏度(31.6 kPa-1)，以及低的探測(cè)下限(0.6 Pa)。由于所制備的聚合物具有負(fù)溫阻效應(yīng)，傳感器還對(duì)環(huán)境溫度具有很好的響應(yīng)。

利用簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體加工及轉(zhuǎn)印工藝，設(shè)計(jì)了微米級(jí)的超薄可拉伸襯底及蛇形電極結(jié)構(gòu)，使得器件不僅彈性好，也不易損壞，可以在不同環(huán)境下拉扯揉折之后，仍能感受到外部壓力與溫度的變化。將這種超薄電子皮膚應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體脈搏、語(yǔ)音、呼吸、體表溫度等生理信號(hào)的實(shí)時(shí)快速監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同物體的壓力分布成像。為了避免人體生理信號(hào)監(jiān)測(cè)中，體表溫度變化對(duì)器件的影響，還對(duì)傳感器進(jìn)行了溫度補(bǔ)償進(jìn)而提高器件在實(shí)際應(yīng)用中的檢測(cè)精度。