杭师大朱雨田教授团队《Nano Energy》：制备了高度透明，兼具应变、温度和湿度多功能且可循环利用的电子皮肤传感器
电子皮肤因具有人体皮肤特征（如可拉伸性、弹性等），并且能将感知到的外部刺激，如拉力、压力、温度和湿度等转化为可视/可度量的电信号，在人机交互、健康监测和软体机器人等领域具有重要应用。传统电子皮肤传感器是将导电材料和柔性基体复合得到，常用的柔性基体材料包括聚二甲基硅氧烷、热塑性聚氨酯和橡胶等。然而这些基于合成高分子材料的电子皮肤传感器的广泛使用会产生大量不可降解的电子垃圾，易造成资源浪费和环境污染，更不顺应当前社会绿色可持续发展的要求，严重制约了电子皮肤在柔性电子器件等领域的应用。
近日，杭州师范大学朱雨田教授团队利用聚乙烯醇（PVA）作为基材、柠檬酸（CA）作为还原剂和银纳米颗粒（AgNPs）作为导电材料，通过一步原位还原法制备了高度透明且兼具有应变、温度和湿度多传感功能的可循环利用的PVA/CA/AgNPs电子皮肤传感器（图1）。
图1. 多功能且可循环利用的电子皮肤传感器
作为应变传感器，PVA/CA/AgNPs电子皮肤传感器具有较宽的应变传感范围（1-200%）、快速响应时间（90 ms）和高线性度（R2: 0.998）。作为温度传感器，PVA/CA/AgNPs电子皮肤传感器在30-40 ℃范围内表现出较高的温度响应系数（−0.076/℃），并且在拉伸状态下仍能保持高灵敏的温度响应行为。另外，基于PVA和CA良好的吸湿性，所制备的传感器具有湿度传感性能，传感器在加湿器持续加湿过程中可以点亮LED灯（图2）。
图2. 传感器的湿度传感性能
PVA/CA/AgNPs电子皮肤传感器的可拉伸性、高灵敏性、多功能传感性以及长期稳定性等优点实现了其在人体运动监测和健康状况等方面的良好应用前景。如图3所示，柔性传感器可以精准识别呼吸、面部细微变化（脸颊凸起）以及手指和手腕弯曲的大幅度运动变化；传感器优异的温敏性能够感知温度变化；传感器良好的湿度传感性能够精确感知面部皮肤的含水量变化，为监测和跟踪人体健康状况提供可靠辅助。
图3. 传感器的应用
另外，由于PVA和CA的良好溶解性，电子皮肤材料可循环利用，通过简单的溶解-重新铸膜处理获得的传感器仍具有多功能传感特性，并可以循环多次（图4）。
图4. 传感器的循环利用性
以上研究成果以“Stretchable and Transparent Multimodal Electronic-Skin Sensors in Detecting Strain, Temperature, and Humidity”为题发表在《Nano Energy》上。论文的第一作者是杭州师范大学硕士研究生陈良仁，通讯作者为朱雨田教授和青年教师常晓华。该项工作得到浙江省自然科学基金（LR20E030003）和国家自然科学基金（52003070）的资助。
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