陈根：新型电子皮肤，汲取剪纸艺术灵感

文/陈根

现如今，可穿戴设备实时监测身体健康，已经走入了日常生活，各类手环手表、电子皮肤层出不穷。就电子皮肤而言，其能附着在人体皮肤表面，通过分析毛孔来检测维生素 C、血糖等诸多生理特征。

不过，目前电子皮肤存在一个问题，即市面上的电子皮肤往往是由聚合物材料制成，并不那么透气，在动辄就大汗淋漓的夏天，其可能在短时间内就会脱落，或者里面的传感器发生故障。

为此，麻省理工学院的研究人员开发出了一款新型电子皮肤。这是一种内嵌传感器的粘性贴片，上面巧妙分布着类似人体的“毛孔”，不仅舒适亲肤，而且即使佩戴者出汗，也不会出现故障或从皮肤上脱落的情况。

为了做到电子皮肤的透气性，研究人员向实际的人类皮肤寻找灵感。通过调查，该团队确定了一些有用的特征，如每个毛孔的平均直径约为100 微米，而且毛孔在皮肤上是随机分布的。此外，如果能在电子皮肤中提供人工汗液管道，并为汗液制作高渗透性的路径，就可能实现长期的可监测性。

根据这些观察，研究人员打造出新型电子皮肤。该皮肤共分为四层，前三层为铜（Au）与聚酰亚胺 (PI) 互连封装的电子模块，其中内嵌了温度、紫外线等多种传感器，最后一层为聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 粘合剂。每一层都被打孔，形成人造“毛孔”以防止汗液滞留在感应区。

但如果笼统地将孔的图案刻蚀在薄膜上，薄膜的伸缩延展性会降低，而且贴在皮肤上时很容易破裂。所以研究人员又从剪纸艺术中汲取灵感，把孔用一些极细通道连接起来，让人造皮肤产生像剪纸般可拉伸的效果。

为了测试新款电子皮肤的功能，研究人员将其贴在志愿者的手腕和前额上进行测试，并让志愿者连续佩戴该设备超过一周。

在此期间，智能贴片能够有效地测量出受试者的体温、水分含量、紫外线照射和脉搏。而且，为了测试其防汗效果，受试者进行了跑步 30 分钟、吃辛辣食物并大量出汗的尝试，结果贴片纹丝不动，其监测性能也未受影响。

虽然该电子皮肤透气性好且防汗，但由于剪纸的设计，加上材料的超薄特点，使其在受到摩擦时显得非常脆弱。所以在未来，其强度和耐用性还需要进一步提高。