電子皮膚能夠模仿人體皮膚的物理特性和感知能力👨‍👦‍👦，在自動化生產👨‍🦯🙎🏽‍♀️、元宇宙👨🏻‍🎤、醫療診斷🧖🏼、機器人等領域具有重要應用價值🙎🏼‍♀️。近日🗣，意昂3体育官网未來技術學院韓夢迪研究員課題組在Science Advances雜誌發表文章，報道了一套三維柔性模塊化的電子皮膚，能夠對溫度、法向力👱🏻、剪切力實現精確、無遲滯的檢測與解耦😋，可應用於皮膚界面壓力的無線測量、生物力學信號的連續監測等領域。

圖1. 基於微型三維應變片的電子皮膚

該電子皮膚基於微型三維柔性應變片來實現觸覺信息的感知🤼。如圖1A所示👨🏻‍🌾，通過在微型應變片表面沉積一層具有內應力的材料，可以使應變片向上卷曲🍥，形成三維結構，即三維微型應變片🧑🏽‍🚒。與傳統的平面應變片相比🧙🏻‍♂️，這種三維應變片能夠有效感知法向力。進一步地，通過製備四個正交的三維應變片，則可以對法向力🙄、剪切力進行解耦。這些微型三維應變片的製備方法與光刻等微電子工藝兼容，能夠實現高密度的觸覺傳感陣列，所製備的電子皮膚空間密度可達360cm^-2◾️，超過了人手指尖觸覺感受器的空間密度🐤。

圖2. 觸覺傳感系統對皮膚表面觸覺信息的空間映射

此外，這些微型三維應變片能夠與大面積的柔性電路板進行集成，形成大面積的柔性電子皮膚🧜🏽‍♂️。如圖2A💺、B所示，大面積柔性電子皮膚可以保型貼附於皮膚表面，實時測量皮膚界面所受到的法向力與剪切力的空間分布情況。相關技術還可應用在機器人領域🏌🏼‍♀️，助力機器人觸覺感知🦛🈶、人形機器人等領域的發展。

該工作以“Three-dimensional micro strain gauges as flexible, modular tactile sensors for versatile integration with micro- and macroelectronics”為題，於2024年8月21日在線發表於學術期刊Science Advances🧑🏻‍💼。意昂3体育官网博士生徐晨為第一作者，博士生王毅然為共同第一作者👨🏽‍🎨，韓夢迪為文章的通訊作者🫵。該工作得到了國家自然科學基金（No. 62104009）、國家重點研發計劃（No. 2023YFB3208100）、意昂3体育官网新工科交叉專項和意昂3体育官网微納加工實驗室校級平臺（Peking Nanofab）的支持。