随着柔性和可穿戴电子技术的迅速发展，未来设备对满足性能、环保和可持续性要求的材料的需求不断增加。当前，柔性电子领域面临的主要挑战之一是兼具卓越机械性能与环境兼容性的材料的匮乏。传统的导电材料，如氧化铟锡（ITO）和金属导体等，虽然在电学性能上表现出色，但在电子废弃物污染日趋严重的背景下，其在柔性、环保以及生态友好性方面存在显著缺陷。因此，寻找可替代的、更加可持续的柔性导电材料成为了行业亟需解决的问题。近年来，天然生物高分子材料，特别是蚕丝蛋白（SF），因其良好的生物降解性、机械强度和可持续性，成为柔性电子的理想材料。然而传统的方法往往将天然材料与非可持续的导电填料相结合，这不仅引入了有毒副产品，还导致了材料的不可持续性。而采用离子导体材料，通过生物高分子与各种盐类的协同作用，可以实现结构与功能的有效融合。然而，SF作为功能性离子导体在柔性电子器件领域的应用尚未得到充分探索。

图1、SFITS的结构、特性及应用示意图

图2、SFITS的制备及其性能表征。

图3、SFITS的触摸定位原理与校准

  基于SFITS材料良好的综合性能，研究者团队采用表面电容技术开发了基于SFITS的触摸屏。表面电容技术虽然在商业触摸屏中已有广泛应用，但目前大多数商用触摸屏依赖刚性ITO导电玻璃作为基底，这极大地限制了其在柔性和可穿戴领域的应用。为了解决这一问题，早前的研究通过引入柔性电极材料，如银纳米线、金属网、导电聚合物、聚合物基水凝胶和碳纳米材料，提升了触摸屏的柔性。然而，这些材料的高成本以及电子废弃物的产生，限制了其可持续发展。相比之下，SFITS材料具有高透明度、类皮肤机械特性和良好的可持续性能，具备制造环保可持续、高可拉伸和超柔性可穿戴触摸屏的潜力，尤其适用于人机界面和可穿戴电子产品。研究者通过一维SFITS触控条带的实验示范，阐释了基于表面电容技术的电压变化触摸位置检测原理。在实验中，当手指触碰SFITS条带时，触点会引起电流流动，该电流与手指的触摸位置有关，从而引起外部电阻两端的电压变化。通过监测不同触摸点的电压变化，便可精确定位手指位置（图3a-c）。同时，SFITS显示出优异的响应速度和高压敏感性，在不同采样频率下均能清晰读取触摸信号，响应时间为670 ms至10 ms不等，满足不同应用场景需求。此外，在100%拉伸状态下，SFITS仍能可靠地识别触摸点的位置变化，并且恢复原长后，仍具有精准定位能力（图3d-i）。通过动态连续触碰演示，SFITS还能够实时检测滑动手势，适用于游戏控制，如飞行器避障等多种应用场景。

图4、SFITS的智能化应用

  最后，研究者展示了基于SFITS的多功能智能应用系统。通过与IoT和AI技术的结合，SFITS系统不仅能够精确记录触摸和滑动手势的坐标数据，还可以实时处理并将信号传输到不同的功能模块，支持远程触控、手写识别、智能人机交互等多种应用。研究团队开发了四种基于SFITS的智能应用。首先，通过精准的触摸位置识别，结合IoT技术，SFITS可用于远程家电设备的控制。其次，利用卷积神经网络模型实现手写字符识别功能，能够将手写字符准确转化为ASCII编码字符，拓展了SFITS在生成式大语言模型和VR控制应用中的潜力。这些创新展示了SFITS在绿色环保、智能可穿戴柔性电子领域的广泛应用前景，为未来可持续、智能化电子设备的发展奠定了基础。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202412972