大多数传统的电子皮肤需要与外部电源集成,需要与多个设备协调,因此供电不方便。除了传感器部分外,大部分组件都是刚性的,对电子皮肤的美观性、舒适性和安全性有很大影响,对信号采集也有负面影响。基于传统电子皮肤的缺点,迫切需要开发和构建轻薄、柔软、透明、稳定性高的一体化、自供电、透明的电子皮肤。
最近兰州大学物理科学与技术学院在电子皮肤领域取得了新的突破。由Lanwei教授领导的灵活的电子研究小组提出了以一体的方式提供能量的完全透明的灵活的电子皮肤。这意味着,如果改正电子皮肤以前不舒服、不好看的缺点,就能发挥更大的作用。实验结果表明,新的电子皮肤系统具有很好的柔韧性、透明度、电化学性能,灵敏度也很高。
一体式自供完全透明E-skin粘贴在人体皮肤上,进行健康运动监测
该系统内的“岛桥结构”应变传感器和“隐身电源”超级电容器相加,电子皮肤可以忽略变形和范围的影响,感应性能依然存在。贴在人体皮肤上可以实时监测人体活动,还可以检测脉搏、吞咽、肢体运动等微弱的生理信号。
一体式自供应柔性透明E-skin集成系统示意图
Lanwei教授领导的柔性电子研究小组长期从事柔性电子学方面的应用基础研究。2017年首次提出了基于一维银纳米线网络的柔性透明热疗板。这种热疗和膏药一样,功能丰富,不仅可以自由调节高热温度,还可以缓解手脚冰凉、关节损伤、风湿病等疾病。2019年,团队成功开发出了直径为2300纳米、长度为几十厘米的超大长度vs银纳米纤维。2021年,团队又利用该纤维网大幅提高了电化学储能功能。同年,团队在之前的研究基础上发现了透明度、传导性、机械稳定性高的透明热敷板。
这次发现给肿瘤患者带来了希望的曙光,这种透明热疗在人体关节热疗的应用过程中首次发现热疗对皮下肿瘤生长有明显的抑制作用,证明了其在智能医疗领域的应用潜力。因为团队在灵活的电子领域的积累,可以在新的电子皮肤方面取得新的进展。