近日，兰州大学物理科学与技术学院兰伟教授领衔的柔性电子科研团队在电子皮肤领域取得新突破。团队提出的一种一体式自供能全透明柔性电子皮肤，一改先前穿戴不方便、不美观的缺点，能够让电子皮肤发挥更大作用。
实验结果表明，这种新型电子皮肤系统除了具有优异的柔性、透明性和电化学性能以及高灵敏度之外，充电后，该一体式电子皮肤还可模仿人类皮肤感知功能，贴敷于人体皮肤实现对脉搏、吞咽、肢体运动等微弱生理信号和大范围肢体运动的多尺度人体活动的实时检测。
解决传统电子皮肤多个技术难题
兰伟介绍，模仿人类皮肤感知功能的电子皮肤是一种新型的柔性可穿戴传感器，具有轻薄、柔软、灵活等特点，可将外界刺激转化为不同的输出信号，因此在智慧医疗、人机交互、虚拟现实和人工智能等领域具有广阔的应用前景。
“传统电子皮肤大多需要与外部电源集成，以及多设备协同工作。”兰伟说，除了传感部分外，传统电子皮肤大多数组件通常都是刚性的，这极大地影响了电子皮肤的美感、舒适性和安全性，也对信号采集产生了不利影响。
“现有的电子皮肤通常依靠笨重的刚性电池或能量收集装置来运行。”兰伟介绍，但前者机械刚性大、重量大、体积大，后者受位置、机体或环境机械活动水平等特殊条件的限制，不能提供持续稳定的能源供给。因此，迫切需要开发和构建一款轻薄、柔软、高透明度和高稳定性的一体化自供电透明电子皮肤。
此外，实现电子皮肤透明化，可满足视觉或美学的要求，也是走向实用化的必经之路。电子皮肤的透明效果可为其功能设计提供更多灵感，例如与光伏能源收集模块和变色效果集成。
“目前大多数电子皮肤多为不透明或部分透明，这主要是受限于结构设计、材料选择和渗流理论。”兰伟说，理想的柔性电子皮肤应该是其所有组成部件具有可拉伸性、透明性且高度集成，有独立稳定可靠的能源供应组件以及无线信息传输功能。
基于长期的工作积累和研究经验，研究团队提出了一种一体式自供能全透明柔性电子皮肤。
兰伟介绍，该系统由透明超级电容器、可拉伸透明应变传感器和蛇形电阻组成。由一维银纳米线和二维MXene纳米片构建的“岛桥结构”应变传感器具有极高的灵敏度，超级电容器作为“隐身”电源可为一体式电子皮肤系统进行供电。“本研究解决了现有的电子皮肤依靠外部电源供电且需有线连接、非透明缺乏美感的问题。”兰伟说。
实现了各尺度人体活动的检测
兰伟介绍，团队的该项研究除了设计一种一体式自供能的全透明柔性电子皮肤，实现了透明超级电容器、可拉伸透明应变传感器和蛇形电阻的单片集成外，更重要的是实现了对脉搏、吞咽、肢体运动等微弱生理信号和大范围肢体运动在内的多尺