在过去几十年中 ， 电子皮肤因在智能机器人、健康监测、可穿戴设备和人机交互方面具有广阔的应用前景而备受全球瞩目 。
所谓的电子皮肤 ， 即通过电学信号的集成与反馈来模拟人体皮肤感受外界刺激（压力、温度、湿度）的新型电子器件 。 在电子皮肤的各种感知功能中 ， 触觉感知功能尤为重要 。
近日 ， 来自中国科学院上海高等研究院的团队在基于碳材料的3D打印柔性触觉传感器件的研究中取得重要进展 。 团队研究成果以“A Highly Sensitive Flexible Tactile Sensor Mimicking The Microstructure Perception Behavior of Human Skin”为题发表在国际期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》 。
论文通讯作者为中国科学院上海高等研究院曾祥琼研究员 ， 第一作者为上海高等研究院的王海航博士 。 该工作获得了上海市自然科学基金项目的资助 。
在这项最新的研究中 ， 研究团队通过模拟人体皮肤的结构和传感机制 ， 创造性地将聚二甲基硅氧烷（PDMS）微球与石墨烯相结合 ， 设计了一种具有指纹微结构的新型多功能电子皮肤；提出了一种石墨烯-PDMS微球油墨3D打印制备柔性传感器的方法 。
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具体的打印原理为 ， 研究团队利用乳化的方法制备PDMS微球 ， 并且通过利用未交联的PDMS-石墨烯混合溶液对PDMS微球形成包覆；制备的石墨烯-PDMS微球油墨可以通过喷头挤出形成三维立体结构 ， 并通过热固化成型 。
研究团队通过传感性能研究发现 ， 构建的电子皮肤传感器不仅对压力具有灵敏响应 ， 而且能有效反馈摩擦力的大小；利用传感器这一特性可以区分出具有不同微米级粗糙度的表面 ， 从而实现对物体表面的微观形貌、硬度等信息的有效区分和识别 。
通过风载实验 ， 研究团队进一步验证了所构建的石墨烯-PDMS微球触觉传感器对气体等流体也具有有效的响应 。
【上海|上海高研院团队重要进展：3D打印制备新型电子皮肤传感器】上述研究结果表明 ， 团队所构建的石墨烯-PDMS微球触觉传感器不仅可以用于对不同粗糙度表面的检测 ， 而且还可用于气流监测、声音检测等 。
研究团队认为 ， 这项工作为可穿戴式传感提供了新途径 ， 为电子皮肤的发展提供了新思路 。
文章链接： https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.1c04079 。
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