随着全球人口老龄化加剧以及慢性疾病管理需求增加，临床对实时、个性化、连续健康监测的需求呈现爆发式增长。传统的医疗监测设备往往体积庞大、笨重，主要适用于以医疗机构为中心的检测与诊断。柔性可穿戴电子器件的发展为实时连续采集健康数据、监测健康状况提供了颠覆性解决方案，有助于促进去中心化智慧医疗健康模式发展。柔性电子器件柔韧性和组织贴合性好，可穿戴并可靠地实时监测生理信号。超薄柔性电子器件是柔性可穿戴器件领域的重要发展方向，具有透气、穿戴舒适等优势。然而，超薄器件的机械性能较弱，器件-组织界面的稳定性有待提升，在复杂场景下的高保真信号采集与系统集成等仍是产业化和临床应用亟待解决的关键科学和技术问题。

  中山大学材料科学与工程学院付俊教授团队聚焦医疗健康监测领域柔性超薄膜器件研究，全面地梳理了相关的材料工程、界面工程、系统集成等方面的最新进展。

  2026年5月27日，该综述文章以“Ultra-Thin Wearable and Flexible Electronics for Intelligent Healthcare: Materials Design, Devices and Applications”为题发表在Advanced Functional Materials。文章的第一作者是中山大学材料科学与工程学院25级博士研究生卢翰，付俊教授和杨海龙博士为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金(52573146, 22375225)等项目的支持。

  首先系统总结了弹性体、纺织材料、水凝胶、金属纳米网等薄膜基底的主要制备手段，详细讨论了化学改性、多维结构设计、界面改善及纳米复合制备等技术路径对超薄器件理化性质、传感性能、抗疲劳稳定性等关键性能的影响，着重介绍了超薄水凝胶传感器的机械性能调控、相转变与器件稳定性等方面的代表性研究成果。其次，剖析了器件与生物组织界面相互作用对健康监测的关键作用，总结了从分子作用和结构设计角度提高界面黏附性的创新解决方案，促进电子器件在组织表面共形贴合，降低界面阻抗，提高界面稳定性，提高传感信号信噪比、可靠性，降低漂移和伪影。最后文章结合心电监测、口腔健康和眼健康等代表性应用，阐述可适配多组织、多器官生理信号监测的柔性薄膜器件集成设计思路与落地应用方案，为下一代穿戴式健康监测柔性薄膜器件的研发与产业化发展提供思路（图1）。

图1 超薄可穿戴柔性电子器件在智能健康监测中的应用

  高性能基底材料是超薄柔性电子器件的关键基础。超薄弹性体及其复合材料、功能型织物、水凝胶、金属纳米网等是当前研究和应用最为广泛的柔性功能基底材料。弹性体可通过动态键、自修复网络、仿生各向异性结构或表面微结构设计，提高拉伸性、抗损伤能力与传感灵敏度。纺织基底依托多孔纤维/纱线网络，在透气性方面具有优势，但仍需通过界面黏结层、多层导电涂层或编织结构优化解决导电网络脱落和循环稳定性问题。水凝胶拥有与人体组织匹配的模量、良好的离子导电性及生物相容性。将其制成超薄器件后，可紧密贴合器官组织，高效传输信号，适用于心电、脑电及植入式生理信号的长期监测。金属纳米网则以高导电性、透明性和纳米尺度柔顺性见长，可用于透明电极、电子皮肤和植入式电极等场景。面向不同监测任务，未来材料设计需从单一性能提升转向力学、导电、生物相容、透气和耐疲劳等多指标协同优化。以图2所示超薄水凝胶器件为例，通过互穿网络调控、纳米纤维增强、仿生皮肤结构、溶剂/相变调控和导电图案化集成等策略，针对不同应用场景，在高韧性、皮肤适配性、多模态感知与体内长效监测之间实现性能平衡。

图2 兼具优异力学性能、皮肤适配性与多元生理监测功能的超薄水凝胶基柔性功能器件

  器件-组织界面特性是决定柔性薄膜器件佩戴舒适度以及检测信号稳定性、可靠性、保真度等的关键因素。组织表面在运动、收缩或湿润环境中容易产生界面滑移、脱附和力学失配，进而导致阻抗升高、噪声增加和信号漂移。本文从“分子作用-界面结构-共形低阻接触”三个层次梳理思路：一方面，可利用儿茶酚、氢键、离子作用、席夫碱、金属配位或超分子主客体作用等多重相互作用构筑强而稳定的黏附界面；另一方面，可借鉴章鱼吸盘、条纹各向异性黏附和剪纸结构等仿生/微结构设计，在提高有效接触面积、降低界面阻抗的同时，实现按需黏附和温和无损剥离。此外，原位成胶、热响应溶胶-凝胶等方法能够填充皮肤皱褶和微小空隙，进一步降低空气间隙带来的界面阻抗。

图3 依托多样黏附机制构筑仿生黏附薄膜器件，既可实现高效界面贴合、稳定生理信号采集与生物相容性体内植入，还能在潮湿动态组织表面实现稳固粘附与无损剥离

  在应用系统集成方面，本文以心电监测、口腔健康和眼健康三类代表性场景为主线，强调超薄器件必须围绕具体组织环境和临床需求进行材料选型、结构集成与数据处理设计。相较于其他柔性电子器件，薄膜柔性器件在厚度与尺寸方面优势显著，可更好贴合生物组织、提升生物相容性，便于适配微小器官，实现长期精准的生理信号监测。但其超薄微型化特征也带来诸多设计难题，需在研发初期统筹考量供电、数据传输处理及集成方式等实际应用限制。对于心电监测，凝胶电极、微结构有机电化学晶体管和免疫隐形植入式电极等方案可改善低温、脱水、机械损伤和长期植入引发的信号衰减问题，并通过人工智能模型辅助心律失常识别。对于口腔健康，薄膜传感器可集成于隐形矫治器、咬合纸或牙套中，实现咬合力、牙齿受力、唾液钙离子/pH和颞下颌关节运动等参数的连续监测，用于错颌畸形评估、龋病风险判断和颞下颌关节紊乱早筛。对于眼健康，超薄传感器可贴合眼睑、眼球或软性隐形眼镜，实现眼动、眼压和视网膜电生理信号采集，为视觉疲劳、青光眼和视网膜功能评估提供更舒适、连续的监测手段（图4）。

图4 多款适配眼部组织的超薄柔性薄膜传感器件，可实现眼动、眼压检测、病症诊断及无创视网膜电信号采集等多样化眼部生理监测功能

  该综述还展望了未来发展方向。主要包括：1. 超薄柔性电子器件的自动化大面积图形化、卷对卷加工和先进印刷等规模化制造技术，提高超薄、多层、微结构集成器件的制备一致性和可重复性。2. 建立面向动态生理环境的标准化界面评价体系，统一黏附强度、共形接触耐久性、界面阻抗和信号漂移等指标，便于不同材料和器件体系之间的横向比较。3.搭建贴近实际的体内验证体系，依托动物实验与初步人体研究，综合评估长期性能与安全性，缩小实验室成果与临床应用的差距。4. 引入人工智能技术，推动材料性能预测、器件结构优化和生理信号处理协同发展，尤其可利用算法抑制运动伪影、提升疾病识别准确率，加速面向个性化医疗的超薄柔性电子系统落地。

  文章全文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.76062

【作者简介】

  付俊，男，博士，中山大学材料科学与工程学院教授，博士生导师。英国皇家化学会会士，中国化学会高级会员，中国生物材料学会高级会员、生物医用高分子分会第二、三届委员，中国材料研究学会水凝胶材料分会副秘书长，广东省功能生物材料技术研究中心主任，广东省生物医学工程学会理事，国际学术期刊J Polymer Science副主编，Polymer、Journal of Materials Chemistry B和Materials Advances编委。

  主要研究方向为高性能医用材料，包括：医用超高分子量聚乙烯材料，应用于人工关节，填补了国内空白；水凝胶生物材料，应用于柔性可穿戴电子器件、组织再生修复等。

  作为负责人或骨干成员承担国家生物医用材料创新任务揭榜挂帅项目、国家生物医用材料产业化示范平台项目、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目等，部分成果实现产业化转化。迄今已在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Chemical Engineering Journal, Materials Horizons等期刊发表论文190多篇，出版英文专著1部，获授权美国发明专利1项，中国发明专利44项，主持编制团体标准1项。