纳米材料在电子皮肤中的应用

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纳米材料在电子皮肤中的应用

作者：姚姮刘丞钰陈荣光庞兴志

来源：《中国新技术新产品》2020年第11期

摘; 要：电子皮肤是一种典型的柔性可穿戴电子设备，其对制作材料有着很高要求。纳米材料及其复合材料具有柔韧度高、导电性好、易于功能化等特性，非常适合用来制作电子皮肤。该文对目前纳米材料在电子皮肤各功能部件中的应用进行了介绍，归纳了电子皮肤目前的功能应用，并对纳米材料如何在电子皮肤中应用的研究思路和方法进行了总结与展望。

关键词：纳米材料;电子皮肤;柔性;传感器;生物相容性

中图分类号：TB383; ; ; ; ; ; 文献标志码：A

0 引言

近年来，柔性可穿戴电子设备的迅速兴起，改变了传统的医疗诊断模式，通过这些设备就可以实时、无创、舒适地监测生理信息，为医疗保健提供新的途径。

电子皮肤是一种典型的柔性可穿戴电子设备。最初发明电子皮肤是想将其运用在机器人上，使其获得触觉，以此来提高其动作的操作质量[1]，后来也逐渐将其运用到人体上，以此

来实现医学检测、医疗康复、保健护理等目的。它由柔性基底、柔性电极、柔性传感器构成，其中柔性传感器为核心部件，由具有压敏、电敏等功能的材料制成。以人体皮肤为参照，可以发现电子皮肤对器件整体的柔韧度、对外界刺激的灵敏度、生物相容性等诸多方面都提出了很高要求，因此选择合适的制作材料是关键。

常用的制作材料包括无机半导体材料、金属材料及高分子材料等，大多存在透明性、柔韧性与导电性等性能无法兼顾的问题[1-2]，难以满足电子皮肤微型而且多功能的要求。与之相比，纳米材料具有独特的优越性，它们通常质量轻、柔韧性好、刚度强度超过钢铁，并且表面薄、透明性高，尺寸小[2-3]，为进出生物膜及参与血液循环提供了方便[7]。比表面积大，吸

附能力强，能为许多化学反应提供大量的活性位点，易于功能化。导热率、导电率高且传导速率快。热化学稳定性优良，生物相容性较好。通过对其结构、形状、尺寸进行改装或与其他材料进行复合，还可以对其性能进行整体优化，或获得更丰富的性能。这使其在电子皮肤中有很强的应用优势，因此逐渐成为研究电子皮肤多功能集成材料的关注重点。

该文将以2类典型的纳米材料——石墨烯和纳米金属材料为例，介绍其在电子皮肤各部件中的应用，旨在通过回顾这些应用，了解纳米材料在电子皮肤中的应用研究进展，并对研究思路和方法进行总结与展望，以期能够给后续研究带来启发。