【南京大學電子學院：基于電紡自組織金字塔微結構的高性能、高舒適性貼膚傳感器】

近日，南京大學電子科學與工程學院潘力佳、施毅教授團隊在電子皮膚器件領域取得重要進展。貼合皮膚器件在醫療保健、行為監測、個人防護、自供電和人機互動等方面顯示出巨大的應用潛力。

為了實現貼合皮膚器件的舒適性，并減少感覺干擾與觸覺損失，研究人員利用靜電紡絲技術制備超薄、超輕、透氣的功能膜，最大限度地減少器件粘貼對皮膚造成的觸覺干擾與使用不適感。然而，受限于靜電紡絲的隨機沉積方式，目前的無感式功能膜表面平坦，具有較差的光、熱、力、電性能，導致器件性能較差。因此，開發新型微結構材料，提高無感型器件的性能表現成為相關領域科學家所面臨的重大挑戰。

圖1. 材料結構設計圖.

圖2. EMPA膜在日間輻射制冷、高靈敏壓力傳感和高效生物能收集方面

最近，該研究團隊研制出一種電紡自組裝微金字塔陣列膜，該膜具有超薄、超輕、透氣的結構及良好的光、熱、力、電性能，賦予舒適型貼合皮膚器件在日間輻射制冷、壓力傳感和生物能收集等領域優良的性能表現（圖1）。在一個標準太陽光強度（1 kW m–2）下，金字塔結構具有優秀的輻射制冷性能，該結構織物可以將皮膚周圍的溫度降低約4 ℃。所研制的壓容-摩擦電復合傳感器兼具高靈敏度和快響應時間。靈敏度達到19 kPa–1、檢出限低至0.05 Pa、響應時間快至0.8 ms。EMPA生物機械能收集器的能量轉化效率達到42%（圖2）。

得益于上述性能優勢，EMPA器件適用于對電子競技運動員、司機等人員進行長期的健康、情緒及壓力監測，自供電動作監測及個人熱輻射防護而不影響相關工作人員的正常操作，位于指尖的傳感器可以在動作操作壓力檢測的同時獲得人員的脈搏信息。

審核編輯 黃昊宇