近期我院在电子皮肤的研究方面取得进展，相关研究成果发表在ESI物理类国际知名期刊《Nano Research》上，(Intrinsically Stretchable Polymer Semiconductor Based Electronic Skin for Multiple Perceptions of Force, Temperature, and Visible Light,NanoRes., 2022, DOI: 10.1007/s12274-022-4622-x)。我院硕士研究生刘冬娟和副研究员朱鹏程为共同第一作者，毛彦超副教授为通讯作者，郑州大学为论文第一单位。

电子皮肤作为一种新兴的人机交互传感器能够较好地实现模拟人类皮肤的一种或两种基本感知功能，例如力和温度。进一步开发超越人类皮肤现有功能的多重感知电子皮肤是一个重要的发展方向。现有的多重感知电子皮肤主要依赖于不同传感材料的异质集成，这导致了其复杂的器件结构。此外，多重感知电子皮肤的拉伸性一般是通过非本征可拉伸材料的特殊机械结构设计实现的，然而，这些方法进一步加剧了器件结构的复杂性。因此开发一种具有简单结构且能够对力、温度和可见光多重感知的电子皮肤非常具有前景。我院研究人员利用P3HT纳米纤维渗透PDMS复合材料作为本征可拉伸聚合物半导体，发展了一种能够对力、温度和可见光进行多重感知的电子皮肤。在该电子皮肤的基础上进一步开发了智能机械手传感和控制系统，实现了对机械手手势的识别，对触摸物体温度的测量以及用可见光束控制机械手等功能。这种利用本征可拉伸聚合物半导体来构建简单结构的多重感知电子皮肤的策略有望促进人工机器人皮肤的发展。

此外该课题组近期开发了一种基于呼吸的自驱动人机交互传感器用于语言表达，这种传感器与个性化定制的口罩集成为一体并由3D打印方法制作。传感器能够在人体呼吸作用下产生相应的电信号，从而对人体不同呼吸类型的强度、长度和频率进行有效地识别。利用该传感器的呼吸识别能力，通过引入莫斯代码作为一种通讯协议，进一步发展了一个基于呼吸的语言表达人机交互系统。相比于传统的人机交互设备，该系统能够从人体的呼吸行为中提取主观信息并输出相应的语言文本，其不依赖于语音操控或肢体操控的方式。该研究通过使用一种3D打印传感器将基于呼吸的语言表达方式引入到人机交互技术当中，能够使人机交互变得更加友好和丰富多样。相关研究结果近期发表在《Nano Research》上，(3D printed triboelectric nanogenerator as self-powered human-machine interactive sensor for breathing-based language expression,NanoRes., 2022, DOI: 10.1007/s12274-022-4339-x)。该论文发表之后被美国科学促进会(AAAS)旗下的科学新闻网EurekAlert作为研究亮点报道。

课题组近期利用Kirigami剪纸方法开发了具有单轴、双轴和方形螺旋三种不同结构的Kirigami液态金属纸电极，其同时具有自支撑、导体暴露、可拉伸、超薄和可回收的优点。该电极在拉伸、扭曲和弯曲的不同形变下表现出稳定的导电性。该电极可以作为电子皮肤记录人体的高质量电生理信号，如脑电、心电和肌电信号。这种电极也能够作为自驱动的电子皮肤用于智能操控。进一步开发了一个基于自驱动电子皮肤的智能拨号通信系统，实现了在皮肤表面拨打电话的功能。该Kirigami液态金属纸电极为电子皮肤在健康监测和智能控制方面，以及智能机器人、虚拟现实、皮肤集成电子等领域提供了较为广阔的应用前景。相关研究结果近期发表在国际知名期刊《ACS Nano》上，(A Self-Supporting, Conductor-Exposing, Stretchable, Ultrathin, and Recyclable Kirigami-Structured Liquid Metal Paper for Multifunctional E-Skin,ACSNano, 2022, 16, 5909)。

相关研究工作得到了国家自然科学基金、河南省科技攻关项目、郑州大学优秀青年人才创新团队计划等项目的支持。

文章链接：https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4622-x；

https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4339-x；

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c11096?ref=pdf.

Highlight：https://www.eurekalert.org/news-releases/952028