能识别3D 轮廓！澳门大学成功优化电子皮肤

澳门大学应用物理及材料工程研究院副教授周冰朴的研究团队设计出一种自供电的多功能柔性电子皮肤，不仅具有类似于人体皮肤的触觉感知能力，还可定量识别并反馈表面的三维形貌信息。该电子皮肤兼具大容量信息交互能力，有望应用于穿戴式健康监测、微观形貌的识别与重塑、水下智能通信等不同领域。该研究成果已获国际知名学术期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）刊登。

作为模仿人体皮肤的电子器件，人们希望柔性电子皮肤具有与皮肤类似的感知功能及与外界交互的能力。目前，虽然已报道的大部分柔性电子皮肤能够实现对触觉强度（即压力）的感知，但在对三维微观表面形貌的定量识别仍是一个挑战。另外，柔性电子皮肤是否能因应不同机械输入而生成多种指令，且可在不同环境场景下稳定工作，也是智能化时代对柔性电子皮肤所提出的新要求。

受人体皮肤的启发，研究团队设计出由毛发状磁化微纤毛阵列（MMCA）和柔性线圈组成的电子皮肤系统。得益于MMCA内置的对齐磁矩，外界机械刺激所带来的的微纤毛形变能够在导电线圈中产生相应的电压信号，从而实现对外部压力及表面形貌的反馈。该工作系统研究了电压强度与压力的内在联系，并探讨如何设计MMCA以优化电压信号的强度和波形来定量反馈表面形貌的三维信息。此外，通过调控MMCA内置的磁矩排列，该电子皮肤亦可在单一器件上输出多种电压波形作为信息编码，用于高效人机交互和大容量信息传输。由于该电子皮肤的工作原理是电磁感应现象，因而能在高温、水下等不同环境中以自供电的方式实现稳定工作。相关论文综合展示了该电子皮肤在穿戴式健康检测（包括呼吸状态、关节弯曲感知等）、盲文识别与浮雕信息重塑、大容量指令传输、水下摩斯密码通信等多方面的应用优势。

（左四）周冰朴和（左三）周倩

该项研究的通讯作者为周冰朴，论文的第一作者为澳门大学应用物理及材料工程研究院博士生周倩。此项研究由澳门特别行政区科学技术发展基金（档案编号：0088／2021／A2和0026／2020／AGJ）和广东省科学技术厅（档案编号：2021A0505080004）资助。全文可浏览： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202208120