纳米能源所王中林院士/吴治峄研究员AFM：一种基于超弹性金纳米纤维电极的壳聚糖基电子皮肤

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如何设计结构简单且功能多样的电子皮肤，是电子皮肤领域实现长期实际应用的一个关键问题。近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林、吴治峄团队成功将金纳米纤维和壳聚糖基底结合制备了具有透汗性、高透明度、生物可降解性的多功能自驱动电子皮肤。相关研究成果以“Sweat-Permeable, Biodegradable, Transparent and Self-powered Chitosan-Based Electronic Skin with Ultrathin Elastic Gold Nanofibers”发表在《Advanced Functional Materials》期刊上，王中林院士和吴治峄研究员为共同通讯作者，彭晓博士、董凯副研究员和张宇飞博士为共同第一作者。研究工作得到科技部、国家自然科学基金委、北京市自然科学基金等项目的资助。

研究者选用了具有良好生物相容性、生物可降解性的天然高分子材料壳聚糖作为电子皮肤的基底材料，通过添加一定量的甘油调节壳聚糖薄膜的物理化学性能，使其具备优异的拉伸性、透明度和透汗性。

图1 壳聚糖薄膜的制备过程及性能表征。

弹性电极是电子皮肤的重要组成部分，它的机械兼容性、良好的导电性以及大面积加工技术对于制造高性能电子皮肤非常重要。本文中，他们提出了一种操作简单、易于大规模生产的方法，成功制备了可拉伸、超薄、透气的金纳米纤维电极。

图2 金纳米纤维电极的制备和性能表征。

接下来，研究者设计了一种基于摩擦纳米发电机单电极模式的电子皮肤，并测试了其电输出和传感性能。该电子皮肤能够实0-70 kPa 压力范围内0.012 kPa⁻¹的灵敏度和70 ms的响应时间。

图3 电子皮肤的电学性能和传感性能表征。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202112241

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