电子皮肤（E-skin）在模拟人类感官系统用于假肢、人机交互和医疗保健监测方面引起了相当大的关注。然而，完全模拟皮肤功能仍然具有挑战性，因为皮肤功能可以分离刺激，如正常/切向力，接触/非接触行为，以及对高频输入的反应。有鉴于此，五邑大学罗坚义团队与澳门大学周冰朴团队合作，开发了一种基于仿生毛发-表皮-真皮-皮下组织结构的全仿生电子皮肤（FBE-skin），用于多维触觉感知。如图1所示，文中通过充分利用人体皮肤的设计理念，制造磁化微纤毛（MMCA）、导电微穹顶（MDA）和柔性电极来复制生物毛发层、表皮-真皮层和RA/SA受体。通过优化微纤毛和导电微圆顶的形态和磁/电性能，该工作进一步提高了自上而下结构中各部件的传感性能。

图1. (a) 具有毛-表皮-真皮层的人体皮肤和用于动静态刺激检测的RA/SA机械感受器的概念图；(b) 通过电磁元件（MMCA）和压阻元件（MDA）的耦合电子皮肤设计；(c) 电子皮肤模拟人类皮肤实现静态和动态响应的多维机械感知示意图。

图2. (a) 典型FBE-skin的光学图像和柔性展示；(b) 频率为3 Hz ~ 30 Hz，压力为800 Pa时，FBE-skin的响应。(c) 法向压力作用下MMCA和MDA的变形示意图，及施加压力时的电流和电压信号曲线(d)有持续时间， (e)无持续时间；(f) 日常机械刺激的示意图，例如手指滑动和气流导致近端FBE-skin形态变形；(g) 接触微纤毛层而不使微穹结构变形时,手指滑动FBE-skin的响应曲线；(h) FBE-skin暴露于法向和侧向气流时的响应曲线。

图3. (a) 人体皮肤由于存在毛层而感知切向机械刺激的示意图; (b) 基于FBE-skin阵列的感官解码和三维可视化系统概念图; (c) 用于识别不同滑动速度和路径的阵列示意图; (d)手指以路线①及V0速度滑动时三维可视化系统的响应; (e) 在不同速度下，暴露于路线②手指滑动时的响应。(f) FBE-skin在动态气流作用下的响应; (g) 对纤毛施加轻微（上）和较大压力引起皮肤明显变形（下）的示意图。(h) 对FBE-skin阵列施加最小压力时可视化系统的响应。(i) 对FBE-skin施加较大压力时可视化系统的警示响应。

  原文链接：https://doi.org/10.1039/d4mh01217h